Способ измерения импульса тепла



Способ измерения импульса тепла

 


Владельцы патента RU 2504744:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области калориметрии и может быть использовано для измерения импульсных тепловыделений. Заявлен способ измерения импульса тепла, включающий размещение в калориметрической ячейке реакционного сосуда с веществом, инициирование исследуемого теплового процесса после установления в калориметре регулярного теплового режима, измерение одновременно с инициированием количества теплоты Q, выделяемой в ячейке. Одновременно с инициированием производят интегрирование теплового потока при его отрицательном значении в момент достижения регулярного теплового режима. Количество теплоты вычисляют по формуле: Q=Q1+Q2+Q3; где: Q - общее количество теплоты, выделенное в калориметрической ячейке; Q1 - количество теплоты, вычисленное путем интегрирования теплового потока Wп с момента времени t1 до t2; Q2 - количество теплоты, вычисленное путем интегрирования теплового потока Wп с момента времени t2 до t3, Q3 - количество теплоты, вычисленное по формуле , где: К - калибровочный коэффициент; Т - моменты времени наступления регуляризации теплового потока Wп при нагреве калориметрического сосуда и при его охлаждении; τ - постоянная времени калориметра. Технический результат: повышение точности калориметрических измерений. 1 ил.

 

Изобретение относится к области калориметрии, в частности, для измерения импульсных тепловыделений.

Известен способ измерения импульса тепла преимущественно при сжигании с помощью калориметра теплового потока, включающий размещение в калориметрической ячейке калориметра реакционного сосуда с веществом, инициирование теплового процесса и определение количества тепла по конечному показанию интегратора, реакционный сосуд с веществом перегревают относительно рабочей температуры калориметра, после чего на спаде теплового потока от перегрева сосуда с веществом в области регулярного режима инициируют исследуемый процесс и одновременно включают интегратор, выключая его на том же уровне спада теплового потока от исследуемого вещества (Авт. свид. SU 637732, G01K 17/00, 1978.12.20).

Недостатками этого способа являются сложность и низкая производительность процесса измерения.

Наиболее близким является способ измерения импульса тепла, включающий размещение в калориметрической ячейке реакционного сосуда с веществом, инициирование исследуемого теплового процесса после установления в калориметре регулярного теплового режима, измерение одновременно с инициированием тепловой мощности W1, выделяемой в ячейке, которое прекращают при повторном установлении в калориметре регулярного режима после подвода к калориметрической ячейке тепловой мощности от ее нагревателя, инициирование исследуемого теплового процесса осуществляют в момент выравнивания температур калориметрической ячейки и массивного блока калориметра, а искомое тепловыделение Q определяют по формуле: , где: Wп - пороговое значение теплового потока в момент времени tп, Q1 - проинтегрированное количество теплоты, К - калибровочный коэффициент, τ - постоянная времени калориметра (RU 2065587 C1, G01K 17/00, 1996.08.20).

Недостатками этого способа являются сложность и низкая производительность процесса измерения.

Задачей изобретения является упрощение и повышение производительности калориметрических измерений.

Поставленная задача решается за счет того, что способ измерения импульсного тепла включает размещение в калориметрической ячейке реакционного сосуда с веществом, инициирование исследуемого теплового процесса после установления в калориметре регулярного теплового режима, измерение одновременно с инициированием количества теплоты Q, выделяемой в ячейке, причем одновременно с инициированием производят интегрирование теплового потока при его отрицательном значении в момент достижения регулярного теплового режима, при этом количество теплоты вычисляют по формуле: вычисляют по формуле: Q=Q1+Q2+Q3, где:

Q - общее количество теплоты, выделенное в калориметрической ячейке;

Q1 - количество теплоты, вычисленное путем интегрирования теплового потока Wп с момента времени t1 до t2;

Q2 - количество теплоты, вычисленное путем интегрирования теплового потока Wп с момента времени t2 до t3;

Q3 - количество теплоты, вычисленное по формуле , где:

К - калибровочный коэффициент;

t - моменты времени наступления регуляризации теплового потока Wп при нагреве калориметрического сосуда и при его охлаждении;

τ - постоянная времени калориметра.

Сущность изобретения заключается в следующем.

На Фиг.1 приведен график, поясняющий предложенный способ измерения импульса тепла. Способ реализуют при помощи программы, установленной на персональный компьютер с аналого-цифровым преобразователем. На входе последнего перед измерением программно устанавливают «нулевое» значение сигнала, соответствующего рабочей температуре калориметра. В момент времени, обозначенном на графике точкой «А» в калориметрическую ячейку вносят снаряженный калориметрический сосуд с веществом, находящийся при комнатной температуре, которая ниже рабочей температуры калориметра. При нагреве калориметрического сосуда в точке «В» происходит регуляризация теплового потока Wп. В этот момент производят инициирование теплового процесса химической реакции и одновременно начинают интегрирование теплового потока. Значение интеграла Q1 отрицательного теплового потока ограничено на графике точками B, t1, t2 (заштриховано). Далее, тепловой поток возрастает и с момента времени t2 до точки «С» и по окончании выделения тепла в калориметрическом сосуде начинает спадать до момента времени t3 (точка «D»). Интеграл Q2 положительного теплового потока обозначен точками на графике: t2, C, D, t3 и заштрихован. В точке «D» вновь наступает регуляризация теплового потока Wп процесса охлаждения калориметрического сосуда. В точках «В» и «D» пороги наступления регуляризации теплового потока равны (Wп1=Wп2=Wп). Табличные интегралы «хвостов» экспоненциального нагрева и охлаждения находятся по формуле: , где: Q3 - количество теплоты, где: К - калибровочный коэффициент, t1,3 - моменты времени регуляризации пороговых значений теплового потока Wп при нагреве калориметрического сосуда и при его охлаждении, τ - постоянная времени калориметра, t - время. Для получения измеренного количества теплоты необходимо просуммировать абсолютные значения величин: Q1+Q2+Q3.

Предложенный способ позволяет производить измерение без предварительного нагрева калориметрического сосуда за счет

интегрирования отрицательного и положительного теплового потока и расчета общего количества теплоты по формуле.

Способ измерения импульса тепла, включающий размещение в калориметрической ячейке реакционного сосуда с веществом, инициирование исследуемого теплового процесса после установления в калориметре регулярного теплового режима, измерение одновременно с инициированием количества теплоты Q, выделяемой в ячейке, отличающийся тем, что одновременно с инициированием производят интегрирование теплового потока при его отрицательном значении в момент достижения регулярного теплового режима, при этом количество теплоты вычисляют по формуле: Q=Q1+Q2+Q3,
где Q - общее количество теплоты, выделенное в калориметрической ячейке;
Q1 - количество теплоты, вычисленное путем интегрирования теплового потока Wп с момента времени t1 до t2;
Q2 - количество теплоты, вычисленное путем интегрирования теплового потока Wп с момента времени t2 до t3;
Q3 - количество теплоты, вычисленное по формуле ,
где К - калибровочный коэффициент;
t - моменты времени наступления регуляризации теплового потока Wп при нагреве калориметрического сосуда и при его охлаждении;
τ - постоянная времени калориметра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения тепловой энергии, подаваемой жидким теплоносителем от котлоагрегатов к отопительным системам и системам горячего водоснабжения зданий коммунального назначения, жилого фонда, школ, детских садов и иных сооружений промышленности.

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

Изобретение относится к теплотехнике и может найти преимущественное применение при экспериментальных исследованиях теплоэнергетического режима отдельного аккумулятора аккумуляторной батареи космического аппарата.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения остаточной мощности зарядов. .

Изобретение относится к области теплометрии и может быть использовано при осуществлении калориметрических измерений. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для прямого преобразования тепла сжигаемого биогаза в электричество постоянного тока с утилизацией тепла отводимых продуктов сгорания на отопление и горячее водоснабжение энергоавтономных усадебных домов.

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.

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована при решении задач энергетического аудита. Заявлен способ и устройство интеллектуального энергосбережения, согласно которым измеряют температуру теплоносителя на входе и выходе энергопотребляющего объекта, измеряют массу теплоносителя за определенный промежуток времени, определяют количество энергии, потребляемой объектом. Последовательно измеряют значения температуры на противоположных сторонах конструкции, тепловой поток на внутренней стороне конструкции и наружной стороне конструкции на противоположной стороне. Определяют сопротивление теплопередачи многослойной конструкции в точке контролируемого участка поверхности исследуемого объекта для каждого интервала измерения. Проводят тепловизионное обследование путем измерения температурного поля поверхности с пространственным периодом, определяемым размерами минимального дефекта конструкции. Определяют приведенное сопротивление теплопередаче по всей поверхности исследуемого объекта в произвольных координатах. Определяют сверхнормативные потери тепла. Определяют энергоэффективность по отношению к сверхнормативным потерям тепла и осуществляют формирование управляющего воздействия для интеллектуализации энергосбережения. Технический результат: повышение эффективности энергосбережения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 15 ил, 1 табл.

Изобретение относится к области энергетической фотометрии и касается фотоприемного устройства для измерения энергетических параметров вакуумного ультрафиолетового излучения. Фотоприемное устройство содержит фотометрический блок, размещенный в вакуумированном объеме, блок регистрирующей системы, размещенный вне вакуумированного объема, и вакуумный токоввод, предназначенный для электрического соединения блоков фотоприемного устройства. Чувствительным элементом фотометрического блока служит полостной калориметрический приемник излучения. Поглощающая нагрузка чувствительного элемента, выполненная в виде замкнутой полости с отверстием для ввода излучения, изготовлена из металла с высокой теплопроводностью. Технический результат заключается в повышении точности измерений, а также в уменьшении габаритов, повышении помехозащищенности и в упрощении методики градуировки фотоприемного устройства. 3 ил.

Изобретение относится к приборам и методам исследования теплофизических свойств веществ с применением дифференциального калориметра и может найти применение при исследовании веществ и смесей веществ естественного происхождения, применяемых в пищевой и фармацевтической отраслях промышленности. Согласно заявленному способу измерения тепловых эффектов в камеры дифференциального калориметра помещают два идентичных исследуемых образца, а модулирующее воздействие подают на калориметрические камеры дифференциально. Благодаря этому регистрируемые тепловые эффекты, вызванные реверсивной составляющей реакции образцов на модулирующее воздействие, будут суммироваться, что приведет к повышению чувствительности. В калориметре для осуществления предложенного метода применена тепловая схема калориметра с компенсацией теплового потока. Прибор имеет камеры, снабженные датчиками температуры в виде термопар, одним из материалов которых является материал самой камеры и дистанционные индивидуальные нагреватели камер на излучающих светодиодах. Предложенная система выделения реверсивной составляющей теплового эффекта с применением синхронных детекторов выдает сигнал, содержащий полную информацию об амплитуде и фазе выделенной реверсивной составляющей. Технический результат - повышение чувствительности и точности измерений при применении модуляционного метода. 2 н.п ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области исследования свойств взаимодействия поверхности с флюидами и может быть использовано для определения теплоты адсорбции и смачивания поверхности. Заявлена измерительная ячейка калориметра, состоящая из изолированных друг от друга верхней и нижней частей, сообщающихся между собой посредством подвижного разъемного герметичного соединения. Ячейка снабжена двумя коаксиально расположенными трубками, выполненными с возможностью независимого подключения к внешним устройствам. Внешняя трубка подсоединена к верхней части ячейки, а внутренняя трубка подсоединена к нижней части ячейки через указанное подвижное разъемное герметичное соединение и выполнена подвижной. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства. 1 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области исследования свойств материалов с помощью калориметрических измерений и может быть использовано в калориметрах переменной температуры. Предложены три варианта калориметра переменной температуры, содержащего заполненный жидкостью калориметрический сосуд с камерой для проведения исследуемого процесса, окруженный калориметрической оболочкой, датчик температуры калориметрического сосуда и вычислительный блок для определения количества выделившейся теплоты по методу теплового эквивалента. Во всех вариантах калориметра на калориметрической оболочке дополнительно установлены датчики температуры, что позволяет осуществлять точное измерение температуры оболочки благодаря суммированию показаний всех термометров на ней. Во втором варианте изобретения калориметрическая оболочка выполнена изотермической, в третьем - адиабатической, и калориметр оснащен терморегулятором оболочки. Технический результат - повышение точности калориметрических измерений. 3 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для определения фактической величины тепловых потерь в водяных и паровых тепловых сетях системы теплоснабжения подземной прокладки в режиме эксплуатации. Заявленный способ включает одновременное измерение линейной плотности теплового потока в специально оборудованных опорных участках действующей тепловой сети и проведение дистанционной тепловой инфракрасной аэросъемки территории, на которой расположены тепловые сети. По материалам тепловой аэросъемки определяют численные значения превышения величины тепловых потерь с каждого участка теплопровода относительно опорных участков и рассчитывают фактические значения величины тепловых потерь по всей обследуемой тепловой сети. Способ применим для магистральных, распределительных и квартальных подземных теплопроводов любого диаметра, предназначенных для транспортировки теплоносителя с температурой <300°C. Технический результат - повышение точности определения транспортных тепловых потерь в подземной сети теплоснабжения произвольной конструкции и размера в эксплуатационном режиме без отключения конечных потребителей.

Изобретение относится к измерительной теплофизике и может быть использовано для изучения теплофизических свойств материалов. Цифровой датчик теплового потока состоит из двух параллельных термобатарей. В качестве термочувствительных элементов использованы цифровые датчики температуры, которые расположены в одной плоскости и соединены параллельно в каждой термобатарее. Технический результат - повышение точности измерения величины теплового потока с возможностью изучения структуры исследуемых материалов. 6 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системах отопления и кондиционирования. Устройство (1) для измерения тепловой энергии, излучаемой радиаторами, конвекторами или подобными устройствами, в частности для пропорционального распределения стоимости отопления и/или кондиционирования, содержащее радиатор (2), соединенный, через подающий патрубок (3) и возвратный патрубок (4), соответственно с трубой (5) для подачи горячей воды, подаваемой котлом (7) к радиатору (2), и с трубой (6) для возврата воды на выходе из радиатора (2) к указанному бойлеру (7). Устройство содержит первый измеритель (8) для температуры воды, протекающей через подающий патрубок (3), и второй измеритель (9) для температуры воды, протекающей через возвратный патрубок (4), а также расходомер (10) для воды, протекающей через патрубок (2). Технический результат - упрощение монтажа и обслуживания устройств отопления и кондиционирования. 1 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для определения тепловых характеристик отопительных приборов. Согласно заявленному способу тепловой режим помещения, в котором находится отопительный прибор, приводится в нестационарное во времени состояние, измеряется поведение во времени средней температуры отопительного прибора, средней температуры воздуха в помещении, средней температуры внутренних ограждений и температуры внешней среды. Нестационарное состояние обеспечивается выключением отопительного прибора. Используется нестационарное уравнение теплового баланса для самого отопительного прибора. Технический результат - повышение точности измерений.

Изобретение относится к области измерений термомагнитных свойств материалов и может найти применение при разработке технологии магнитного охлаждения и/или нагрева вблизи комнатной температуры, для применений в промышленности и в быту. Согласно заявленному способу образец и блок приводят предварительно в максимально возможный тепловой контакт. Измерение изменения температуры производят на теплоизолированном в вакууме немагнитном теплопроводящем блоке. Затем по данным измерения изменения температуры теплоизолированного в вакууме немагнитного блока, обусловленного изменением магнитного поля, производят расчет удельного на единицу массы магнетокалорического эффекта образца материала в квазиизотермическом режиме. Заявленный способ реализуется посредством устройства, включающего источник магнитного поля, в котором расположена вакуумная камера, в которой размещена измерительная вставка, содержащая теплоизолированные блок немагнитного теплопроводящего материала и исследуемый образец, а также датчик температуры. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх