Способ определения температуры начала льдообразования при замораживании водных растворов и влагосодержащих продуктов и материалов и устройство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2554621:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" (RU)

Изобретение предназначено для определения температуры начала льдообразования (криоскопической точки) при замораживании водных растворов и влагосодержащих продуктов и материалов. Определение криоскопической точки обеспечивается контролем температуры объекта исследования при погружении его в хладоноситель, что обеспечивает его равномерное охлаждение с постоянной скоростью и повышает точность измерения температуры начала льдообразования. Предлагаемая установка состоит из трех емкостей: рабочей емкости, где помещается пробирка с продуктом, и емкостей с холодным и отепленным хладоносителем. Все емкости соединены между собой уравнительными трубопроводами и трубопроводами подачи хладоносителя в рабочую емкость. Технический результат - повышение точности определения криоскопической температуры объекта за счет его равномерного охлаждения с постоянной скоростью. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение предназначено для определения температуры начала льдообразования (криоскопической точки) при замораживании водных растворов и влагосодержащих продуктов и материалов.

Известен способ нестационарного термоэлектрического охлаждения объекта [1], заключающийся в том, что тепло от объекта исследования отводится путем импульсного пропускания тока через термоэлемент, имеющий с ним тепловой контакт со стороны холодного спая. При достижении холодными спаями температуры, превышающей температуру объекта, происходит прекращение подачи импульса с обеспечением теплового разрыва между термоэлементом и объектом исследования. Данный способ является малопригодным для исследования процессов замораживания вещества вследствие неравномерного, ступенчатого характера охлаждения объекта.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей [2], сущность которого заключается в том, что кювету с исследуемой жидкостью охлаждают с использованием двух термоэлектрических модулей, первый из которых имеет тепловой контакт с кюветой и обладает возможностью регулирования тока для равномерного охлаждения объекта. Между термоэлектрическими модулями для повышения эффективности работы установки размещен термоаккумулирующий элемент. Измерительный преобразователь температуры, погруженный в исследуемую жидкость, служит для регистрации температуры и регулирования тока первого термоэлемента. Недостатком данного способа охлаждения является неравномерное распределение температуры по объему жидкости вследствие того, что отвод теплоты осуществляется только от дна кюветы.

В основу изобретения поставлена задача обеспечения точности определения криоскопических температур водных растворов и влагосодержащих материалов. Технический результат, заключающийся в равномерном охлаждении объекта с постоянной скоростью, обеспечивается поддержанием заданной разности температур между хладоносителем и исследуемым объектом.

Предлагаемая установка (фиг.1) для осуществления данного способа состоит из трех емкостей, гидравлически связанных между собой уравнительными трубопроводами (3) и трубопроводами подачи хладоносителя (5, 6):

I - Рабочая емкость (1), обнесенная теплоизоляцией, в которой имеются отверстие под цилиндрическую колбу (4) с размещенной в ней пробиркой с исследуемым раствором (2), отверстия для уравнительных линий и отверстие для трубопровода подачи хладоносителя.

II - Емкость для приготовления отепленного хладоносителя (9), обнесенная теплоизоляцией, где размещены нагреватель для подогрева хладоносителя (7), насос для перекачки отепленного хладоносителя (10) в рабочую емкость, отверстие для уравнительной линии и отверстие для установки термопары.

III - Емкость для хладоносителя с низкой температурой (8), охлаждаемой извне, в которой имеются насос (11) для подачи в рабочую емкость холодного хладоносителя и отверстие для уравнительной линии.

Измерение температуры в исследуемой жидкости, а также во всех трех емкостях осуществляется с помощью термопар (16). Контрольно-измерительный комплекс включает в себя аналоговый модуль ввода (12), измеритель-регулятор (13), преобразователь интерфейса (14) и ПК (15).

Перед началом эксперимента нагревательный элемент (7) подключают в сеть, температура хладоносителя начинает повышаться, при достижении определенной температуры нагреватель (7) отключают. Далее включают насос (10), который перекачивает отепленный хладоноситель в рабочую емкость (1). Таким образом, температура в рабочей емкости начинает расти. При достижении температуры в рабочей емкости минус 8°C насос (10) отключают и включают насос подачи холодного хладоносителя (11), который затем работает в автоматическом режиме.

Измеритель-регулятор (13) с помощью входящих сигналов температур управляет выходным сигналом на включение и выключение насоса подачи холодного хладоносителя (11) в рабочую емкость (1). При достижении нижней границы разности температур между хладоносителем в рабочей емкости (1) и пробиркой (2), измеритель-регулятор (13) подает сигнал на включение насоса подачи холодного хладоносителя (11), при достижении верней границы разности прибор отключает насос.

Таким образом, поддерживается постоянная заданная разность температур между исследуемой жидкостью и хладоносителем. Аналоговый модуль ввода (12) регистрирует значения температур в емкости для отепленного раствора (9) и емкости для раствора с низкой температурой (8). Оба прибора подключены через преобразователь интерфейса, который обеспечивает вывод и регистрацию данных на ПК.

Использование заявленного изобретения за счет равномерного охлаждения объекта с постоянной скоростью позволяет повысить точность определения его криоскопической температуры.

Литература

1. А.с. СССР 1100468, F25B 25/02; H01L 35/28. Способ нестационарного термоэлектрического охлаждения объекта (аналог).

2. Патент №2183323 Российская Федерация, МПК G01N 25/04. Способ исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей и устройство для его осуществления / Конторович М.Л., Соломин Б.А., Черторийский А.А., Широков А.А., Жуков А.Ф., Щепочкин В.И., Алаторцев Е.И., Чечкенев И.В., Чечкенев О.В., Марталов С.А. - №99116925/28; заявл. 02.08.1999; опубл. 10.06.2002. (прототип)

1. Способ определения температуры начала льдообразования при замораживании водных растворов и влагосодержащих продуктов и материалов, включающий охлаждение исследуемого водного раствора и влагосодержащих продуктов и материалов с определением температуры начала льдообразования, отличающийся тем, что исследуемый водный раствор или влагосодержащий продукт и материал помещают в пробирку, устанавливаемую в цилиндрическую колбу, устанавливаемую в теплоноситель, находящийся в теплоизолированной рабочей емкости, доводят температуру теплоносителя до заданной отрицательной температуры величины и поддерживают в процессе определения температуру теплоносителя в теплоизолированной рабочей емкости постоянной путем добавления в рабочую емкость охлажденного теплоносителя.

2. Устройство определения температуры начала льдообразования при замораживании водных растворов и влагосодержащих продуктов и материалов, содержащее средство размещения исследуемого объекта и термопары, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит рабочую емкость, обнесенную теплоизоляцией, в которой выполнены отверстие под цилиндрическую колбу с размещенной в ней пробиркой с исследуемым объектом, отверстия для уравнительных линий и отверстие для трубопровода подачи хладоносителя, емкость для приготовления отепленного хладоносителя, обнесенную теплоизоляцией, в которой размещены нагреватель для подогрева хладоносителя, насос для перекачки отепленного хладоносителя в рабочую емкость, отверстие для уравнительной линии и отверстие для установки термопары, емкость для хладоносителя с низкой температурой, выполненная с возможностью охлаждения извне, которая содержит насос для подачи в рабочую емкость холодного хладоносителя и отверстие для уравнительной линии, а также онтрольно-измерительный комплекс, включающий в себя аналоговый модуль ввода, к которому подключены термопары, измеритель-регулятор, преобразователь интерфейса и ПК.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной и испытательной технике. .
Изобретение относится к области анализа качественных характеристик пищевых и косметических продуктов посредством физико-химических методов. .
Изобретение относится к исследованию термодинамических свойств. .

Изобретение относится к теплофизике и предназначено для определения температуры плавления или размягчения твердых веществ. .
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано, например, при определении состава смеси после разложения жидкого аммиака в замкнутом объеме.

Изобретение относится к способу определения стабильности водно-углеводородной эмульсии. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для обнаружения парафинизации дизельного топлива в топливном баке в автотранспортном средстве. Измеренные значения от датчиков (8a, 8b) температуры используют для создания первого значения температуры, которое представляет температуру топлива в первой области (4) бака, и второго значения температуры, которое представляет температуру топлива во второй области (4b) бака. Разностное значение, которое представляет преобладающую разницу между первым значением температуры и вторым значением температуры, определяют и сравнивают с пороговым значением для обнаружения парафинизации топлива в баке. Технический результат - повышение точности диагностирования процесса парафинизации топлива. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения температуры застывания нефти и нефтепродуктов. Согласно заявленному решению изменение температуры испытуемого нефтепродукта, помещенного в цилиндрический стакан, выполненный с возможностью размещения в нем мешалки, осуществляют хладагентом в виде смеси этилового спирта с жидким азотом. При этом цилиндрический стакан помещают в теплоизолированную емкость, заполняемую хладагентом и имеющую возможность возвратно-поступательного перемещения, герметичной фиксации цилиндрического стакана с испытуемым нефтепродуктом и подачи хладагента. В качестве температурно-зависимого параметра используют частоту вращения мешалки, а температуру застывания определяют по диаграмме, отражающей зависимость частоты вращения мешалки от температуры нефтепродукта как при понижении температуры нефтепродукта ниже температуры застывания, так и при повышении температуры до достижения температуры застывания. Также предложено устройство для реализации указанного выше способа, выполненное в виде механического и измерительного блоков. Технический результат - повышение оперативности при проведении экспресс-анализа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам определения реологических свойств материалов с помощью инверсионной газовой хроматографии и может быть использовано для точного определения температуры размягчения тяжелых нефтепродуктов и их узких фракций, в том числе фракций нефтяного и каменноугольного пеков, битумов, асфальтов, крекинг-остатков, мазута и пр. Способ определения температуры размягчения нефтяного пека и его фракций включает нагрев образца материала и определение его температуры размягчения методом инверсионной газовой храматографии с использованием колонки, заполненной нефтяным пеком или узкими фракциями нефтяного пека, нанесенными на твердый инертный носитель. Затем в заполненную исследуемым пеком колонку вводят органические соединения в качестве тест-сорбатов, температуру размягчения пека или его фракций определяют по минимуму на графике зависимости логарифма удельного удерживаемого объема сорбатов от обратной температуры. Техническим результатом является повышение точности определения температуры размягчения для широкого круга нефтепродуктов. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх