Калориметр

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.04,75 (21) 2126407/10

i,51),,Ч.Кл.- 6 Oi К 17/OS с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.03.77, Бюллетень М 9 (45) Дата опубликования описания 07.06.77

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 536.621 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. С. Огородник, В. Д. Попов и В. А. Семенов (71) Заявитель Институт ядерных исследований AH Украинской ССР (54) КАЛОРИМЕТР

Изобретение относится к технике измерения количества тепла, точнее к калориметрам, и предназначено для использования в области дозиметрип ионизирующих излучений, физики и техники ядерных рсакторов, атомной энергетики, радиационной химии, радиационной физики, радиационного материаловедения, радиационной биологии, а также в химии и химической промышленности, в биологии, для измерения теплофизических свойств материалов и т. д.

Извсстны диатермическис калориметры (называемые также градиентными калориметрами, калориметрами с тсплопроводностью или калориметрами интегрального теплового потока), принцип действия которых основан на измерении теплового потока Ф через некоторую поверхность S оболочки калориметра с помощью батареи дифференциальных термопар, расположенной на этой поверхности 5 (2 и 3). Поверхность S частично охватывает внутренний объем калориметра. Диатермические калориметры обычно выполняются в виде двух (внутренней и внешней) оболочек, в зазоре между которыми располагается измерительная термобатарея, причем «холодные» ее спаи расположены на внешней, а «горячие» вЂ” на внутренней оболочке калориметра.

Известен также калориметр Кальве (11, состоящий из двух хорошо проводящих тепло металлических оболочек цилиндрической формы, размещенных соосно одна внутри другой.

В зазоре между цплиндрамп размещается термобатарея, состоящая из идентичных термопар, спаи которых равномерно размещены ца внутренней поверхности внешнсго цилпн.",ра и на внешней поверхности внутреннего цилиндра. К каждому концу термобатареп подсоединяется по одному соединительному проводу для подключены к регистрирующему прибору.

Градуировка калориметра производится с помощью электрического нагрезателя, расположенного внутри рабочего объема калориметра. Однако реализуемое в его конструкции соединение термобатареи с регистрирующим прибором {по одному соединительному проводу от каждого конца термобатареп) не позво20 ляет точно измерить величину термо-э.д.с.

Е термобатареи, поскольку регистрирующий прибор измеряет не величину термо-э.д.с. Е, а величну Е суммарной термо-э.д.с., равную где Е = /Иs.

ХЕ = у - ХТив — термо-э.д.с., возникающая на концах термобатареи в точка А и В зо из-за неравенства температур Тл и Т л, 3 I

ЛТля = T I — Тд — температурный перепад

i,Iåëäó точками А и В; у — коэффициент пропорциональности.

Предлагаемый калориметр снабжен термостатированным коммутатором и дифференциальной термопарой с нагревателем, рабочие спаи которой размещены в вь|ходных точках термобатареи, при этом каждый из термоэлектродов дифференциальной термопары образован одним из соединительных проводов, подключенных к коммутатору. Нагреватели установлены непосредственно у рабочих спаев дифференциальной тсрмопа ры.

На чертеже показана конструктивная схс:»a калориметра.

Кялориметр состоит из термобатарен 1, расположенной на замкнутой измерительной оболочке 2, внутри которой размещен образец 8, термопары 4 с нагревателями б, коммутатора б внутри термостата 7, регистрирующего прибора 8 и соединительных грово <ов

9 и 10. Для градуировки калориметр снабжен внутренним нагревателем 11.

Калорпметр работает следующим образом.

Подлежащая определению измеряемая величина Ф; теплового потока, пронизывающего

":ioâåð IIoñTb S оболочки 2 калориметра с помощью термобатареи 1, расположенной ня этой поверхности, определяется по показателям регистрпру!ощсго прибора следу!ощим образом: (2 где 1(и у — градуировочные коэффициенты (константы прибора);

Е. — величина суммарной термо-э.д.с., измеряемая регистрирующим прибором, подключенным к термобатарее калориметра соединительными проводами 9 и 10.

Для измерения величин 1(, у, L u ЛТ А .:еобходимых для точного определения величи- в

H.û Ф,, к концам (точки А II В) измерительной термобатареи 1 калориметра крепятся спаи термопар. Провода 9 и 10 подкл one!!! к входным клеммам 1(! К2, Кя, 1(., коммутатора б, к выходным клеммам 1(; и 1(6 которого подключен прибор 8.

Для устранения паразитных термо-э.д.с., которые могут Возникнуть В точках К1, К, у("„

К4 подключения соединительных проводов 9 и 10 к коммутатору б, последний размещен в термостате 7. Наличие термопар 4 и коммутатора б позволяет измерить величины Е и

- Т.яв.

Так, например, в режиме определения веJIIiiI IlIbI Е ком!i!утятор COC,.IIIHIICT KJICEIMii К, C клеммой 1(ц, а клемму 1(-- с клем,,!О!:! 1(.

Б режиме пз .. I.II:! всл!;ч;. ".; T.;!! Соммутатор соеди! яст клемму FI с клеммой К5, клемму К4 — с К6, клемму К2 с клеммой К;„ т. е. коммутатор организует упомянутые выше две термопары в одну дифференциальную тсрмопару, спаи которой находятся в точках

А и В, что и позволяет измерить величину 7.4В.

Измерение величин Е и ХТАЯ реализуется устройством, представляющим собой диф5 ференциальную термопару, провода 10 которой либо замкнуты (режим измерения величины ЬТАЯ), либо разомкнуты (режим измерения величины Е ).

Для градуировки калориметра, т. е. опреИ деления конст-нт прибора R и у вблизи спаев (точки А и В) термопар 4, размещены нагреватели 5, с помощью которых можно изменять величину ХТлв.

Градуировка калоримстра заключается в экспериментальном определении зависимости

Е ==- — 1>s + — — . Тлв ,Р Я (3) 20 при некотором фиксированном известном зна"IåHèII величины !1!„, которое задается включением внутреннего градуировочного нагревателя 11. Обработка (напр>п!ер, по методу няпме!;ьших квадратов) зависимости (3) позволяет определить величины R и у.

Формула изобретения

1. К алор им етр, содержащий тер м об атарею, равномерно расположенную по замкнутой измерительной оболочке, ограничивающей исследуемый объем, и подключенную к регистрирую!цему прибору соединительными проI:oäàìè, о тли ч аю щий ся тем, что, с целью повышения точности измерения, калориметр снабжен коммутатором и дифференциальной термопарой с нагревателями, рабочие спаи которой размещены в выходных точках термобатареи, прн этом каждый из тсрмоэлсктродов дифференциальной термопары образован одним из соединительных проводов, псдключенных к коммутатор .

2. Калор!!!!Стр по и. 1, о тл и ч а ю щ ийс я тем, что г!ягревяты!и размещены непосредствеп! о у спасв дифференциальной тер55 моп ары.

Основные части предлагаемого калориметра (термостатированный коммутатор б и з",Mкнутая измерительная оболочка 2 с псследуе 0 мым образцом 8) могут быть разнесены на произвольное расстояние L. Это вместе с небольшими габаритами (максимальный размер оболочки может быть порядка 5 —:-10 л!л! прп толщине 0,5 —: — 2 лю,!!) измерительной оболочки

2 позволяет применять предлагаемый кялориметр в исследованиях, требующих высокой локальности измерений, и вместе с тем проводимых в условиях, ограничивающих размеры применяемых в исследованиях устройств, Тппп IHIIMII в этом смысле явля!Отся исследования, прогодимые в активных зонах ядерных реакторов, па кобальтовых облучательных устройствах и т. д, 549692

Составитель А. Рудаков

Техред В. Рыбакова

Корректор И. Симкина

Редактор О. Филиппова

Заказ 280/956 Изд. № 474 Тираж 829 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Кальве Э., Прат А. «Микрокалориметрия», из-во «Иностранная литература», М., 1963 г., стр. 38, 48.

2. Шиманская Н. С. «Калориметрия ионизирующих излучений», Атомиздат, М., 1973 r., стр. 33 — 37.

3. Геращенко А., Федоров В. «Тепловые и температурные измерения», изд.-во «Наукова думка», Киев, 19б5 r.