Дифференциальный калориметр

 

пп 552526

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.04.75 (21) 2128724/10 с присоединением заявки № (51) М, Кл. G 01К 17/08

Государственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 536.628.3 (088.8) Опубликовано 30.03.77. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 11.04.77 (72) Автор изобретения

П. С. Гордиенко (71) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КАЛОРИМЕТР " ---=: . " g®, ф

Изобретение относится к области теплофизических измерений.

В области теплофизических измерений применяются калориметры различных типов: адиобатические, изотермические, теплопроводящие типа Тиана — Кальве. В последнее время наиболее широкое применение нашли дифференциальные калориметры теплопроводящего типа. Это объясняется их довольно высокой чувствительностью при регистрации тепловых потоков. При дифференциальном выполнении калориметров появляется возможность изучать тепловые явления в материалах при их медленном нагреве, так как в таких калориметрах нет необходимости вводить в получаемые результаты поправки на тепловые потери.

Известен дифференциальный калориметр, состоящий из массивного блока, двух калориметрических ячеек, выполненных в виде отверстий в массивном блоке, датчики теплового потока — термобатареи, измеряющие тепловой поток от калориметрических ячеек к массивному блоку, регистрирующий прибор.

Дифференциальное включение термобатарей двух калориметрических ячеек позволяет существенно уменьшить зависимость нестабильности нуля прибора от температуры массивного блока:

Основным недостатком известного калориметра является сложность его конструкции и ненадежность в работе при высоких температурах, так как он содержит значительное количество конструктивных элементов, размещенных в массивном блоке.

5 Изоляция термобатарей увеличивает постоянную времени т каждой калориметрической ячейки, так как отвод тепла от ячейки к массивному блоку калориметра ухудшается.

С увеличением рабочих температур калори10 метра предъявляются жесткие требования к электроизоляционным материалам, используемым при монтаже калорпметрпческих ячеек.

Довольно трудно подобрать нужный материал с хорошей теплопроводностью и плохой элск15 тропроводностью. Даже имея в наличии необходимые материалы для калориметрической ячейки термобатареи электроизоляционные материалы очень сложно и практически невозможно выполнить монтаж калориметрических

20 ячеек с одинаковыми постоянными времени т и чувствительностью.

Цель изобретения — упрощение конструкции и обеспечение надежности калориметра в широком температурном диапазоне.

25 Для достижения этой цели в предлагаемом дифференциальном калорпметре датчики теплового потока выполнены в виде батарей термопар, образованных элементами массивного блока, расположенными между проточками, ЗО выполненными симметрично вокруг калори552526

45 метрических ячеек, и внутренние поверхности которых покрыты металлом, отличным от металла массивного блока. Материалы массивного блока и покрытия внутренних поверхностей проточек выбраны с учетом рабочих температур, с максимальным значением термоЭДС, развиваемой этой парой материалов. Таким образом, в предлагаемом дифференциальном калориметре массивный блок, калориметрические ячейки и датчики теплового потока представляют одно целое — одну деталь.

Блок-схема предлагаемого калориметра представлена на чертеже, где 1 — массивный блок, 2, 3 — калориметрические ячейки, 4— проточки, 5 — металлическое покрытие, б— усилитель постоянного тока, 7 — регистрирующий прибор.

Массивный блок 1 представляет собой цилиндр, а каждая калориметрическая ячейка

2, 3 — цилиндрические отверстия в массивном блоке 1. Вокруг калориметрических ячеек 2, 3 в массивном блоке 1 симметрично выполнены проточки 4 (любой формы), внутренние поверхности которых покрыты металлом 5, отличным от металла, из которого сделан массивный блок 1. Элемент массивного блока 1, расположенный между двумя проточками 4, с нанесенным металлом 5, представляет собой датчик теплового потока. Все датчики вокруг одной калориметрической ячейки включены параллельно. Сигнал от калориметрических ячеек усиливается усилителем постоянного тока 6 и регистрируется прибором 7.

Дифференциальность калориметра обеспечивается регистрацией сигнала между двумя калориметрическими ячейками. При таком выполнении массивного блока 1, калориметрических ячеек 2, 3, датчиков теплового потока нет необходимости в применении электроизоляционных материалов при изготовлении калориметрических ячеек.

Для увеличения чувствительности калориметра к регистрации теплового потока необходимо увеличивать число проточек 4 вокруг калориметрических ячеек 2, 3 в массивном блоке 1.

4

Подлежащее регистрации тепло, выделяемое в калориметрических ячейках 2, 3 проходит через элементы массивного блока 1, расположенные между проточками 3, внутренние поверхности которых покрыты металлом 5, отличным от металла массивного блока 1, и служащие датчиками теплового потока, создает на них перепад температур, пропорциональный тепловому потоку. Пропорционально перепаду температур в электрической цепи между калориметрической ячейкой и массивным блоком возникает ток, который усиливается и регистрируется. При дифференциальном включении двух калориметрических ячеек сигнал, пропорциональный разности тепловых потоков из них, получается при подключении на вход усилителя постоянного тока сигнала с двух калориметрических ячеек.

Предлагаемый калориметр по сравнению с известным обладает рядом достоинств: он более прост по конструкции, в массивном блоке отсутствуют элементы, способные выйти из строя во время работы калориметра в широком температурном интервале, весь процесс изготовления массивного блока с его элементами может быть автоматизирован, что важно при серийном выпуске подобных устройств, при соответствующем выборе материалов массивного блока и материала покрытия внутренних поверхностей проточек, легко изготовить калориметр для исследования материалов при высоких температурах.

Формула изобретения

Дифференциальный калориметр, содержащий массивный блок с двумя калориметрическими ячейками, выполненными в виде отверстий в нем, датчики теплового потока, регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и обеспечения его надежности в широком диапазоне температур, датчики теплового потока выполнены в виде батарей термопар, образованных элементами массивного блока, расположенными между проточками, выполненными симметрично вокруг калориметрических ячеек, и внутренние поверхности которых покрыты металлом, отличным от металла массивного блока.

652526

Составитель Н. Горшкова

Корректор T. Добровольская

Редактор С. Заика

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 679/20 Изд. № 308 Тираж 829 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5