Материал для калибровки термопар
Владельцы патента RU 2362219:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") (RU)
Изобретение относится к области тепловых измерений и предназначено для контроля характеристик термопар. Изобретение направлено на получение материала для калибровки термопар, который обеспечивает длительное поддержание температуры 100±0,1°С в отсутствие перегревов. Этот результат обеспечивается за счет того, что материал для калибровки термопар, включающий в качестве реперного вещества воду, согласно изобретению содержит водопоглощающий полимер - полиакриловую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиакриловая кислота 0,5-20, вода остальное. 1 ил.
Изобретение относится к материалам, применяемым для калибровки термопар, и может быть использовано для измерения температуры.
Известны материалы для калибровки термопар - реперные вещества (Введение в термографию. Второе дополненное издание. Берг Л.Г. Изд-во «Наука», 1969 г., с.90). Реперными веществами являются плавящиеся вещества: лед, вода и металлы: олово, цинк и другие высокоплавкие металлы. Плавящиеся вещества удобны тем, что при плавлении нет изменения массы и возможно длительное поддержание температуры плавления.
Недостатком аналога является отсутствие реперных плавящихся веществ для температуры 100°С.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является материал - вода, которая кипит при температуре 100°С (Справочника физика для инженеров и студентов вузов. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. Издательство «Наука», с.134).
Недостатком указанного материала является изменение массы воды в процессе кипения, и вследствие этого кратковременность поддержания температуры 100°С. Кроме того, из-за перегрева процесс кипения не стабилен. Эти недостатки устраняются использованием дорогостоящего прибора парового термостата ТП-2, компании ВНИР.
Техническим результатом изобретения является получение материала для калибровки термопар, обеспечивающего длительного поддержание температуры 100±0,1°С в отсутствие перегревов.
Технический результат достигается тем, что для калибровки термопар, в качестве реперного вещества используют воду, которая содержит водопоглощающий полимерполиакриловую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| полиакриловая кислота | 0,5-20 |
| вода | остальное |
Экспериментально установлено, что использование воды, содержащей полиакриловую кислоту, позволяет обеспечить стабильность поддержания температуры 100±0,1°С.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата.
Ниже представлены физико-химические характеристики исходных компонентов материала для калибровки термопар.
1. Вода дистиллированная, ph=7, химическая формула Н2О.
2. Полиакриловая кислота, химическая формула -CH2CR(COOH-)n, где R=H, белые кристаллы без запаха, сохраняет твердость и хрупкость до температуры 230-240°С, хорошо растворима в воде
На чертеж изображен стенд для калибровки термопар, собранный из доступных не дорогостоящих элементов. Материал для калибровки термопар 1 помещают на 2/3 в стеклянный термостойкий стакан 2 объемом 150 мл. Температуру контролируют термометром 3 с ценой деления 0,1°С. В материал погружают калибруемую термопару 4. Стакан 2 помещен на электропечь 5. Запись сигналов термопары записывается на двухкоординатном регистраторе малых сигналов постоянного тока 6, приборе марки Н-307. Во время измерения происходит перемешивание материала для калибровки стеклянной мешалкой 7.
Калибровка производится следующим образом. Стакан 2 на 2/3 заполняют материалом для калибровки термопар 1 и ставят на электропечь. После включения печи 5 в стакан 2 помещают термометр 3 и термопару 4. Калибровка заключается в сопоставлении показаний термометра 3 и термоЭДС термопары 4, записанной на двухкоординатном регистраторе малых сигналов постоянного тока, приборе 6 марки Н-307. При измерениях материал помешивают мешалкой 7. Установленного времени поддержания температуры 20-60 мин достаточно для осуществления калибровки.
Материал для калибровки термопар готовят следующим образом.
Пример 1 осуществления
Для приготовления материала массой 100 мл на технических весах взвешивают 0,5 г полиакриловой кислоты, помещают в стеклянный термостойкий стакан и заливают 99,5 г воды. В результате перемешивания образуется смесь, пригодная в качестве материала для калибровки термопар.
Пример 2 осуществления
Для приготовления материала массой 100 мл на технических весах взвешивают 1 г полиакриловой кислоты, помещают в стеклянный термостойкий стакан и заливают 99 г воды. В результате перемешивания образуется смесь, пригодная в качестве материал для калибровки термопар.
Пример 3 осуществления
Для приготовления материала массой 100 мл на технических весах взвешивают 20 г полиакриловой кислоты, помещают в стеклянный термостойкий стакан и заливают 80 г воды. В результате перемешивания образуется смесь, пригодная в качестве материала для калибровки термопар. Результаты испытания приведены в таблице.
Помещенный в таблице образец 2 являются оптимальными: количество воды и полиакриловой кислоты оптимальное. В образце 1 самое большое количество воды, однако время поддержания температуры в образце меньше, чем образце 2. Меньшее количество по сравнению с оптимальным приводит к тому, что начинается кипение воды и нестабильность температуры. В образце 3 наибольшее количество полиакриловой кислоты, однако большое количество полиакриловой кислоты приводит к быстрому перегреву.
| Таблица | |||
| № пп/п |
Состав в мас.% | Время, часы и минуты поддержания температуры 100±0,1°С | |
| 1 | 0,5 | 99,5 | 30 мин |
| 2 | 1 | 99 | 1 ч |
| 3 | 20 | 80 | 20 мин |
Материал для калибровки термопар, включающий в качестве реперного вещества воду, отличающийся тем, что вода содержит водопоглощающий полимер полиакриловую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиакриловая кислота 0,5-20, вода - остальное.
