Устройство для определения теплоемкости материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик ((!) 513304 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.08.74(21) 2061979/26-25 (5!) И Кл2 (у >! Я 2 I20 с присоединением заявки № (23) Приоритет

1 осударственный номнтет

Совета Инннотров СССР по делам нэобретеннй н открытнй (43) 0публиковано05.05.76.рюллетень ¹ 17 (45) Дата опубликования описания:2&.05, 6 (53) у, )1 53й.ii; (с>ж . сл) )1. H. Лариков, Л. М. Баклановс, С. ll. Ворон,i, А. В. Золотухин и А, Д. Евпрев (72) Авторы изобретения

Институт металлофизики AH Украинской <.,(.:Р и

Специальное конструкторское бп р»,Ин<."гцтуута металлофизики AH Украинской СС! (71) !аявители (5<) УСТРОЙСТВО ДЛЯ 01!РЕДЕПЕ!1ИЯ 1 Е!!)!ОЕИКСЛ."! И

МАТЕРИАЛОВ

И зобретение относится к устройствам для определения термических свойств материалов, например удельной теплоемкости. Оно может найти применение в приборостроении, машиностроении ы экспериментальной технике.

Известно устройство для измерения удельной теплоемкости, содержащее измерительную ячейку с помещенным в ней исследуемым образцом, расположенную вну- !О три теплового экрана малой мощности, печь 1, оольшой мощности с помещенными в ней изме, рительной ячейкой и печью малой мошн .сти,. иаружную охлаждаемую оболочку, нагрева.,тель сопротивления для обогрева образца, 15 источник стабилизированного постоянного на

)пряжения, аналоговый ваттметр, регуля тор температуры, источник переменного напряжения большой мощности, регистратор температуры образна, ваку. умный на- 20

icoc, генератор инертного газа, индика,тор режима охлаждения.

Кедостатхом описанного устройства

1 является невысокая точность соблюдения ! квазиадиабатического режима. И

Цель изобретения — поныне..пив та чин>,сти регистрации температурной;ион .v.—

1 мости истинной теплоемкости мате! иплов, ,имеющих высокий и нижний хо:зффицввнты теплопроводности, Роставленная цель дости1 аетсы тем, ! ! что в систему лодд".ржания ква,зивдивбатических условий введена добавсчная цепь, оодержашая датчик разности температур ! образца и второй теплоизолируюшей обо почки, добавочная цепь программного на грева образца, включающая прецизионный задатчик программы и блок автоматичес -! кого поиска и выхода на режим в зависимости от теплоемкости исследуемого ,материяла, а в цепь регистрации введен блок формирования сигнала поправки на теплоемкость деталей калориметра, сое диненный с суммирующим блоком, и блок формирования скорости нагрева.

Ьлок- схема предложенного устройства для определения тепноемкости материалов показана на чертеже.

Устройство содержит калориметр 1 с, двумя управляемыми теплоизолирукнцими оболочками 2, 3, в который помещен метвшический образец 4, внутренний источ ник нагрева 5 образца, источник нагрева, 6 образца с низкой теплопроводностью, датчик разности температур 7 образца и первой теплоизолируюшей оболочки, усилитель сигнала разности температуры 8 образца и первой теплоиэолируюшей обо-! почки, регулятор мощности нагрева 9 первой теплоизолирующей оболочки с бло-I

1 ком питания, датчик разности температур 10 образца и второй теплоизолируюшей Оболочхи, усилитель сигнала разности температур 11 образца и второй теплоизолирующей оболочки, регулагор мощности нагрева 12 второй теплоизолирующей оболочки, прецизионный эадатчик программы 13, усилитель разности сигналов 14 от эадатчика и дятчика.темпе- ратуры Образца, регулятор программного нагрева образца 15, блок автомати1 ческого поиска и выхода на рабочий режим 16, стабилизированный источник на грева 17 Образца, блок коммутации 18 нагрева в режимах с постоянной скорос-> тью нагрева и при постоянной калиброванной мощности нагревателя, самописец

19 блока регистрации температурной зависимости истинной теплоемкости„блок формирования сигнала поправки 20 на теплоемкость деталей калориметра, соединенный с суммируюыим блоком 21, блок формирования сигнала обратной скорости нагрева 22, термопары температуры образца 23, 24 и датчик контроля мощности 25.

Устройство работает следующим Образом.

Алгебраически суммированный сигнал задатчика температуры образца 13 и термопары образца 24 подается через усилитель сигнала «4 на регулятор 15 программно:о нагрева образца, С помо шью регулятора программного нагрева образца 15 и блока автоматического поиска и выхсда на режим 16 производится нагрев образца стабилизированным источником питания 17 через датчик контроля мощности 25, расходуемой на нагрев образца, При этом автоматически создаются квазиадиабатические условия образца благодаря сигналам датчиков разности температур образца - и первой и второй теплоиэолирующих оболочек на выход соответствующих терморегуляторов 9 и 12.

При выполнении режима нагрева Образца, заданного эадатчиком 13, с повышением температуры образца изменяетс мощность нагревателя. При этом датчик контроля мощности 25 формирует сигнал, пропорциональный (при собшодении кваэиадиабатических условий) теплоч ел<кости материала, Самописец 19 реги-1 стрирует истинную теплоемкость мате-, риала с хорошей теплопроводностыо в зависимости от температуры, Синхронно

+ изменением температуры образца блок

20 формирует сигнал поправки на теплоемкость деталей калориметра, В ходе измерения сигнал поправки алгебраически суммируется с измеряемой величиной в блоке суммирования 21 °

При выполнении режима нагрева обра:- ца при постоянной калиброванной мощности (в случае использования материалов с низким коэффициентом теплопроводности, когда .нагрев образца с постоянной скоростью затруднен}, задатчиком служит

® измеритель мощности 25, зафиксированный на определенном уровне сигнала. На« грев образца производится внутренним нагревателем 5, который с помощью блока коммутации 18 соединен с системой про

® граммного нагрева образца, Для улучшения равномерности нагрева образца нагреватель эапрессован в обра- зец при его изготовлении. Для увеличения точности показания термопары также, ® запрессованы в образец.

При повышении температуры образца сигнал.с термопары подается в блок формирования 22, где вырабатывается сигнал обратной скорости нагрева, пропорциональФ ный (при соблюдении квазиадиабагических; условий) истинной теплоемкости матери-, ала. Сигнал поправки на теплоемкость деталей калориметра блок 20 модулирует в масштабе обратной скорости нагрева, а ® теплоемкость определяется как результат: алг браического суммирования обратной скорости нагрева и сигнала поправки в блоке суммирования 21.

Таким образом, самописец регистри® рует температурную зависимость истинной теплоемкости.

На регистрирующем комплексе устрой стьа предусмотрен выход на ЭВМ.

Таким образом устройство позволяет

В О реде ь температур:у исимь истинной теплоемкости как материалов с хорошей теплопроводностью, например ме таллических образцов, так и материалов с низкой теплопроводностью, например окислов металлов, огнеупоров и т, д.

В случае измерения теплоемкости ме- . таллических образцов, установка работа- ет по первому режиму, т, е, образец на» гревается с постояннОй сноростье .з ° что обеспечивается регулятором пр граммноЬ 1330-1 ро нагрева образца ).5, При атом, если

1 образец находится в квазиааиабатических условиях, истязая теплоемкость пропор циональна мощности, расходуемой на на(грев образца, т. е. датчик измерения мощности 25 формирует сигнал, пропор ;, риональный теплоемкости материала.

При определении же теплоемкости ма-, ериалов с низким коаффициентом теплороводности, например окислов металлов огда поддержание постоянной скорости, агрева затруднено, устройство работает о второму режиму - при постоянной мощности нагрева. При атом в случае соблюдений квазиадиабатических условий еплоемкость пропорциональна обратной .корости нагрева, Сигнал обратной ско» и нагрева формируется в блоке 22.

Для повышения точности получаемых ре ультатов при работе устройства в оборежимах вводятся поправки на тепло емкость двталей калориметра. Следова тельно, йредложвйное устройство для 1

:определения теплоемкости позволяет рас ширить возможности определения темпе ратурной зависимости истинной тецлоем- кости материалов с высоким и низки л коэффициентами теплопроводности, повысиГь тонн(н тй- !юл JЧ<лс. (!) 1х fHе. з (льт.1т:it, 1 простить процесс памир llHH 11 с0Kpiп nfl 4 время его проведения. б Формула изобретения

Устройство для определения Tellãþeì ости материалов, содержащее калори метр, систему поддержания квазиадиаба тических pсловий с теплоиэолирузОщей оболочкой, схемы измерения,! регулирова Ьия я регистрации, о т л и ч а ю щ е - с я тем» с целью повышения точ ости, оно содержит вторую теплоизолиующую оболочку, а в схему измерения ведены дополнительный датчик разности емператур,образца и порой теплоизоли рующей оболочки и цеиь программно.о агрева образца, включающая, лредизионый задатчик программы и блок автома ® !тического поиска и выхода на рабочий

I ежим в зависимости от теплоемкости браэпа, а в схему регистрации введен, лок формирования сигнала обратной скоости нагрева и блок формирования сиг ала поправки на теплоемкость деталей калориметра, соединенный с суммируюим блоком;

l Редактор (. Орловская

Составитель А. Волков

Техред И. Ковач, Корректор, Т. Кравченко, Зжаз 106 М56 Тираж 1029 Подписное

Ц -(ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д, 4/б

Филиал ППП "Патаках ", и, Ужгород, ул. Проектная, 4