Устройство для высокотемпературной бесконтактной термографической калориметрии

 

Союз Соаискиз

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 31.Х.1962 (№ 800982/26-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 11 V.1965. Бюллетень ¹ 10

Кл. 42i, 20,g

Госуд-: ствекиый комитет по делам и„обяетехич и о-.к-ытиА СССР,ЧПК 6 01k

УДК

Дата опубликования описания 23Х1.19б5

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

БЕСКОНТАКТНОЙ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОЙ КАЛОРИМЕТРИИ

Подписная "pgnna Лб 171

В известных устройствах и приборах термографии для измерения температуры применяются термопары. В связи с необходимостью исследования тугоплавких веществ в интервале, превышающем 2000 С, применение термопар становится затруднительным. Кроме того, известно, что температуру следует измерять в условиях термодинамического равновесия. Однако режим термографии соответствует условиям направленного потока, который неизоежно связан с градиентом температур в образце и по сечению блока. В этих условиях любой гроцесс, связанный с изменением свойств в связи с термической инерцией, начинается с поверхности исследуемого объема, поэтому помещение термопар в различных участках цилиндрической системы может давать значительные расхождения в измерении температуры, а площади дифференциальной кривой, соответствующие тепловым эффектам, будут различаться в зависимости от условий теплоотдачи и от теплофизических свойств образцов.

В предлагаемом устройстве термопары заменяются низкоомными термометрами сопротивления, выполненными из вольфрама, которые обладают значительно меньшей абсолютной погрешностью, чем термопары. Помимо этого, наличие источника теплового эталонного импульса в предложенном устройстве позволяет путем вычисления площади, ограниченной дифференциальной кривой, определять изменение теплосодержания и величины тепловых эффектов, имеющих место при фазовых превращениях и химических реакциях и т. п.

На черте>ке изображен вольфрамовый блок ь разрезе и измерительно-регистрирующая схема.

Внутренняя полость блока 1 разделена теплоэлектроизоляцпонной перегородкой 2 и обо10 лочкой 8 на две равные части — полость А теплообмена образца и полость Б нейтрального (эталонного) теплообмена, в одну из которых помещается образец 4, а в другой, сравнительной, находится источник 5 теплового

15 импульса — нагреватель. Два одинаковых низкоомных термометра сопротивления б и 7 располагаются между тиглями 8 и оболочками

8 в двух полостях блока. Для защиты элементов сопротивления от паров и от пронпкнове20 ния теплового эффекта в полости эталона применены две дополнительные перегородки 9.

Для устранения влияния постороннего теплообмена на дифференциальную запись все перечисленные конструктивные элементы уравно25 вешиваются в каждой полости и по своим теплофизическим свойствам симметрично располагаются относительно теплового потока. Для компенсации массы отводов элемента сопротивления б и источника 5 эталонного тепла в

З0 полости образца помещается аналогичная мас171135

20 и контроля по поддер>каншо постоянной токовой нагрузки дифференциальной мостовой схемы термометров сопротивления. Она содержит эталоны сопротивления, потенцпометр и ваттметр типа Д-522 для скоростных измерений.

Схема III предназначена для дополнительного контроля температуры оптическим методом и состоит из эталонного оптического пирометра типа ОП-48 и потепциометрической схемы измерения токовой нагрузки пирометрпческой лампочки.

К контрольным условиям устройства относятся: построение температурной шкалы по реперным точкам; проверка наличия равного поступления тепла в каждую полость блока по равновесию плеч моста дифференциального са вольфрама в форме подставки 10 под тигель 8.

Вольфрамовый блок устанавливается в центре вакуумной высокотемпературной печи так, чтобы в каждую полость поступало одинаковое количество тепла в единицу времени.

Для этих целей блок защищен экраном 11 от влияний конвекционного потока инертного газа и установлен на подставке 12 с малым отводом тепла. В крышке экрана 11 блока, в крышке блока l и во внутренней верхней ооолочке в полости образца имеется отверстие 18 для измерения температуры оптическим методом по модели черного тела.

Измерительно-регистрирующая схема включает три самостоятельные схемы. Первая пз них (I) является мостовой схемой и служпдля регистрации изменения теплосодержанпя образца на ппрометре II. С. Курнакова путем записи разности среднеинтегральных температур по объемам в полостях блока гальванометром, включенным в диагональ моста. Два других гальванометра подключаются параллельно к двум нпзкоомным элементам сопротивления б, 7, которые регистрируют температуры, характеризующие процесс на поверхности образца, и эталонные энергетические условия, являющиеся причиной возникновения процесса. Схема О служит для определения изменения теплосодержания образца на осноье построения калибровочной зависимости тепловой восприимчивости системой измерения от температуры Т, давления Р, скорости нагрева

V и суммарного коэффициента теплоотдачи

О 1-Р- 1> 1 —, . кал ) 25

Зо

55 термометра сопротивления в условиях опреде. ленного режима нагрева. При одинаковом поступлении тепла в каждую из полостей блока физическая сущность дифференциальной записи для каждого момента времени характеризуется соотношением: ср (обо)

1 о сро V1 где: m„, . р — теплоемкость образца; m„„,— теплоемкость конструктивных элементов в одной из полостей блока; Л1 — разность среднеинтегральных скоростей изменения температуры полостей Л и Б; V — среднеинтегральная скорость изменения температуры в полости образца.

Предмет изобретения

1. Устройство для высокотемпературной бесконтактной термографической калориметрпи, содер>кащее экран-блок, блок с крышкой, теплоэлектроизоляционную оболочку и перегородки, тигли, низкоомные термометры сопротивления, выполненные из тугоплавкого материала, и гальванометры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, блок с крышкой разделен теплоэлектроизоляционной перегородкой на две равные полости (полость теплообмена образца и полость нейтрального теплообмена), в которых все конструктивные элементы по своим теплофизическим свойствам уравновешены и симметрично располо>кены относительно теплового потока так, что в каждую полость поступает одинаковое количество тепла в единицу времени.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, по два низкоомных термометра сопротивления расположены по цилиндрической образующей между теплоэлектроизоляционной оболочкой и тиглями в двух полостях блока и включсны в дифференциальную мостовую схему, к диагонали которой подключен гальванометр, а два других гальванометра включены параллельно двум низкоомным термометрам сопротивления.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в полость нейтрального теплообмена введен источник теплового эталонного импульса — нагреватель, тепловой поток которого определяется низкоомным потенциометром или ваттметром.

Редактор Н. С. Коган

Текре,д T. П. Курилко

Корректор О. Б. Тюрина

Заказ 1401/5 Тирагк 1300 Формат бум. 60>(90 Объем 0,3 изд. л. Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2