Прецизионный термоэлектрический датчик количества теплоты

Авторы патента:

Исмаилов Тагир Абдурашидович (RU)

Гаджиев Хаджимурат Магомедович (RU)

Гафуров Керим Абсаламович (RU)

Гаджиева Солтанат Магомедовна (RU)

G01K17 - Измерение количества тепла (измерение температуры с помощью калориметров G01K 3/00-G01K 11/00; устройства для определения термических свойств материалов, например удельной теплоемкости, теплоты сгорания G01N)

Владельцы патента RU 2368878:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к устройствам прецизионного измерения количества теплоты. Прецизионный термоэлектрический датчик количества теплоты дополнительно содержит лазер, зеркала для многократного отражения лазерного луча, фотодатчики для регистрации смещения лазерного луча, зеркала установлены с возможностью сближения при нагреве прецизионного термоэлектрического датчика с обеспечением смещения луча, испускаемого лазером. Используется метод, при котором изменение температуры приводит к изменению геометрических размеров теплоприемника датчика. Технический результат - повышение точности измерения количества теплоты. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам прецизионного измерения количества теплоты.

Прототипом этого устройства является устройство для контроля температуры [1].

При точном измерении количества теплоты возникает целый ряд проблем, связанных с погрешностями, обусловленными нелинейностью теплофизических свойств чувствительных рецепторов датчиков. Дополнительная погрешность возникает за счет изменения температуры в результате поступления измеряемой теплоты в датчик.

Целью изобретения является повышение точности измерения количества теплоты.

Цель достигается за счет применения датчика, осуществляющего компенсационный метод измерения, отводя измеряемую теплоту и сохраняя температуру приемного элемента датчика на постоянном уровне. Для повышения точности измерения температуры используется косвенный метод, при котором изменение температуры приводит к изменению геометрических размеров теплоприемника датчика, а измерение с высокой точностью геометрических размеров проводится также косвенным методом по изменению траектории отражаемого измерительного луча лазера. На чертеже изображена конструкция устройства.

Устройство состоит из принимающего тепло материала 1, зеркал 2 и 3 для многократного отражения лазерного луча, фотодатчика 4, 5, 6, для регистрации смещения лазерного луча, термомодуля 7 для отвода тепла в материал 8, находящийся в состоянии фазового перехода, и термомодуля 9, осуществляющего теплообмен с окружающей средой через радиатор 10 для поддержания вещества 8 в состоянии фазового перехода.

Устройство работает следующим образом: измеряемая теплота поступает в приемный элемент датчика 1 и изменяет его геометрические размеры за счет изменения его температуры:

Q=Cm(t-t₀),

L=L_o(1+αt),

где Q - количество теплоты; С - теплоемкость материала датчика; t_o - температура в начальный момент: t - конечная температура; L_o - начальный размер материала теплоприемника; L - конечный размер материала теплоприемника; m - масса теплоприемника; α - температурный коэффициент расширения материла датчика.

При изменении размеров датчика в результате нагревания зеркала 2 и 3 сближаются, и луч лазера смещается, попадая на фотодатчик 6. При отводе тепла от теплоприемника 1 он уменьшается, и расстояние между зеркалами 2 и 3 увеличивается, в результате луч лазера смещается на фотодатчик 4. Точность измерения температуры (размеров) теплоприемника зависит от количества переотражений, расстояний между зеркалами 2 и 3, и расстояний между фотодатчиками 4, 5 и 6. Термомодуль 7 осуществляет теплообмен между теплоприемником 1 и веществом, находящимся в состояние фазового перехода 8. Состояние фазового перехода позволяет стабилизировать температуру на спае термомодуля и обеспечить требуемый режим нагрева или охлаждения. Калибровка теплофизических характеристик термомодуля 7 позволяет с высокой точностью оценить количество измеряемой теплоты.

Термомодуль 9 обеспечивает постоянное поддержание состояния фазового перехода в веществе 8, повышая точность измерения.

Таким образом, предлагаемый прецизионный термоэлектрический датчик количества теплоты позволяет исключить температурные нелинейные погрешности и с высокой точностью проводить оценку подводимых или отводимых тепловых потоков.

Литература

1. А.С. №1206627 А, СССР. Устройство контроля температуры / от 23.01.1986.

Прецизионный термоэлектрический датчик количества теплоты, содержащий две термоэлектрические батареи, принимающий тепло материал, отличающийся тем, что прецизионный термоэлектрический датчик количества теплоты дополнительно содержит лазер, зеркала для многократного отражения лазерного луча, фотодатчики для регистрации смещения лазерного луча, материал, находящийся в состоянии фазового перехода, и радиатор, причем термоэлектрические батареи установлены так, что одна из термоэлектрических батарей осуществляет теплообмен с окружающей средой через радиатор, при этом другая термоэлектрическая батарея осуществляет отвод тепла от принимающего тепло материала в материал, находящийся в состоянии фазового перехода, а зеркала установлены с возможностью сближения при нагреве прецизионного термоэлектрического датчика с обеспечением смещения луча, испускаемого лазером.

Изобретение относится к научному приборостроению, а именно к дифференциальным адиабатным сканирующим микрокалориметрам, предназначенным для термодинамических исследований слабоконцентрированных растворов биополимеров, в частности растворов белков.

Установка для определения характеристик теплоотдачи // 2361184

Изобретение относится к области измерений теплового состояния твердого тела и окружающей среды, может быть использовано для определения характеристик теплоотдачи от твердого тела к газовому потоку.

Способ измерения тепловой мощности на капиллярном дифференциальном титрационном калориметре // 2347201

Автоматизированный стенд для контроля параметров теплогенерирующих установок // 2343435

Изобретение относится к области измерений, а именно к устройствам для измерения количества тепловой энергии, преобразующим электрическую энергию в тепловую, а также параметров теплоносителя, и может быть использовано для проведения гидродинамических и тепловых испытаний теплогенерирующих установок.

Капиллярный компенсационный дифференциальный титрационный калориметр // 2335744

Капиллярный дифференциальный титрационный калориметр // 2335743

Бомбовый калориметр для определения теплоты сгорания топлива (варианты) // 2334961

Изобретение относится к области исследования свойств материалов с помощью калориметрических измерений и может быть использовано в бомбовых калориметрах переменной температуры для определения теплоты сгорания топлива.

Способ замера теплопритоков охлаждаемых ик-фотоприемников // 2332647

Изобретение относится к методике теплофизических измерений, а именно к методике определения теплопритоков к охлаждаемым элементам конструкции приемников излучения из окружающей среды в лабораторных и производственных условиях.

Способ компенсации температурной погрешности датчика с вибрирующим элементом // 2331856

Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления // 2328709

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам термостатирования контрольных спаев дифференциальных термопар. .

Калориметр переменной температуры с изотермической оболочкой // 2371685

Изобретение относится к технике, предназначенной для измерения теплофизических величин, в частности тепловых эффектов реакций, и может быть использовано в химической, пищевой, биотехнологической и других отраслях промышленности

Способ калориметрического определения сорбции веществ из растворов // 2378629

Изобретение относится к химии дисперсных систем и поверхностных явлений и может быть использовано для получения изотерм сорбции индивидуальных веществ из растворов с применением калориметра с изотермической оболочкой

Квартирный теплосчетчик // 2381456

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к квартирным счетчикам горячей воды

Прецизионный капиллярный дифференциальный титрационный калориметр // 2381464

Изобретение относится к измерениям параметров кинетики ферментативных реакций и описанию биомолекулярных взаимодействий

Теплосчетчик и способ определения тепловой энергии теплоносителя с прямым измерением разности расходов при компенсации температурной погрешности // 2383866

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройству узла учета тепловой энергии, количества теплоносителя

Ячейка микрокалориметра // 2387960

Изобретение относится к области микрокалориметрии и может быть использовано для исследования образцов жидкостей мелких и сверхмелких объемов в областях: микробиологии, генетике, медицинских учреждениях, химии, судебной медэкспертизе, в различных типах современных калориметров

Способ определения расхода тепла локальными потребителями (варианты) // 2389986

Калориметр // 2392591

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для измерения количества теплоты, например, при сжигании исследуемого вещества

Способ определения доли потребления тепловой энергии отдельным потребителем при отоплении многоквартирного дома с двухтрубной системой отопления и система отопления для его осуществления // 2403541

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разветвленных локальных тепловых сетях при отоплении многоквартирных домов с двухтрубной системой отопления для определения доли потребленной тепловой энергии каждым отдельным потребителем, общее количество которой измеряется общим теплосчетчиком