Способ измерения импульса тепла

 

О П И С А Н И Е <1 657279

И ЗО БРЕТ Е Н ИЯ

Союэ Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (6}) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.04.76(2}) 2351178/18-10

{5}) М. Кл.

G 01 К 17/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетГеаударатввннмх камвтат

СССР в делам хзабрвтааха и аткрмтай

Опублнковано15.04.79.Бюллетень №14

Дата опубликования описания 19.04.79 (53} YAK 536.08 (088.8) (72) Авторы изобретения Л. Н. Гальперин, Ю. P. Колесов н А. С. Неганов (7}) Заявитель

Отделение института химической физики АН СССР с. г (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЪСА ТЕПЛА

Изобретение относится к области геплофиэических измерений и может быть использовано для определения количества тепла, выделяюшегося при нестационарных экзотермических процессах таких, например, как сжигание, растворение и г.д.

Известен способ измерения импульса тепла, в котором регистрируют температурный ход калориметрического сосуда, а затем вводят в результаты измерений поправки на теплообмен }1) .

Погрешность в определении импульса тепла по этому способу зависит от правильного учета всех факторов, влияюших на геплообмен калориметрического сосуда с окружаюшей средой, что не всегда удаегся осуществить в полной мере в реальных условиях проведения теплотехнического эксперимента.

Известен баллистический способ измерения импульса тепла, основанный на регистрации максимальной амппитуды кривой температурного хода калориметра (2).

Недостатком укаэанного способа является невысокая точность проводимых измерений, что не позволяет широко применять его при исследовании нестандартных тепловых процессов.

S Наиболее близким по технической суш ности к изобретению является способ измерения количества тепла, заключающийся в том, что в рабочую ячейку калориметра помешаюг калоримегрический сосуд с исследуемым вешесгвом, инициируют иоследуемое вешество и одновременно осушествляюг интегрирование компенсацион» ной тепловой мошносги, вводимой ог электрических нагревателей (31 .

Недостатками этого способа являются низкая точность и большая длительность проводимых измерений, обусловленная длительностью переходного процесса по выравниванию температур рабочей ячейки и калоримегрического сосуда.

Целью изобре ге ни я явл яе rc я повышение точности и быстродействия измерения теплот экзогермических процессов.

657279

Это достигается тем, что по предлагаемому способу калориметрический сосуд с исследуемым веществом pBGMBIgBtor в рабочей ячейке калориметра, инициируют исследуемый процесс при одновременном У включении" интегрирующего устройства, а измерение. импульса тепла по конечному значению интеграла компенсационной мощности осуществляют между участкайи регулярного режима, имеющими одинакоЬые постоянные времени.

На фиг. 1 изображена блок-схема усгройс гва, реализующего описываемый способ; на фиг. 2 - диаграмма зависимости изменения теплового потока в рабочей ячейке калориметра or времени. Калориметр l,ñîäåðæèã рабочую ячейку 2 и эгяЯ лонную ячейку 2 .

Калоримегрический сосуд с исследуемьЪм веществом, температура которого ниже рабочей температуры калориметра, вводят в рабочую ячейку 2 калориметра 1. В этот момент, соответствующий точке "б на диаграмме фиг. 2, дифференциальный термодатчик 3 вырабатывает электрический сигнал, который после усиления усилителем 4 поступает через преобразователь 5 в компенсационный электрический нагреватель 6.

Вырабатываемый нагревателем 6 теп лозой поток поступает в рабочую ячейку

2 калориметра, приводя постепенно всю систему в тепловое равновесие. Участок кривой "б-в" на диаграмме соответствует начальной части переходного процесса по выравниванию температур ячейки и внесенного сосуда.

Суммарное количество тепла, выработанное электрическим компенсационным нагревателем 6, пропорционально числу импульсов, которые поступили в него or преобразователя 5. Регистрация импульсов осуществляется ингегратором 7, представляющим собой цифровое пересчегное устройство.

Установление равенства температур исследуемого вещества и рабочей ячейки и наступление вслед за этим регулярного теплового режима происходит при определенном тепловом потоке, отмеченном на диаграмме точкой "r". О достижении этого уровня теплового потока информируют блок

8,ñðàâíåíèÿ и автоматики, ротор 7. При этом выходной ток .усилителя 4 через резистор 11 в ключевое устройство 10 поступает на вход блока 8 сравнения и автоматики. Одновременно с включением ингегparopa происходит инициирование (сжиганне) исследуемого вещества. Это приводит к изменению уровня теплового потока, нарушению теплового равновесия системы и наступлению нерегулярного теплового режима, которому соогвегствуег на диаграмме участок кривой "г-д".

По истечении определенного промежутка времени, соответствующего на диаграмме участку "з-и" по оси абсцисс, калориметрическая система вновь приходит в тепловое равновесие. Наступлению второго участка регулярного теплового режима соответствует новый уровень теплового пдтока (гочка "д" на участке д-м" диаграммы) .

При достижении этого уровня теплового потока блок 8 сравнения и автоматики размыкаег ключевые устройства 9, 10 и огключаег интегратор.

Теплофизические свойства рабочей ячейки калориметра и коэффициент передачи следящей компенсационной системы подобраны гак, чтобы постоянные времени обоих участков регулярных режимов, между которыми tIpoBGKogHT измерение импуль6а тепла, были одинаковыми.

Поскольку измерение импульса тепла начинается и заканчивается при строго фиксированных значениях теплового потока, соответствующих на диаграмме точкам r" и "д, а участки кривых ген и дкм" описываются экспогенциальной функцией с одной и той же. посгоянйой времени, го площади под обеими кривыми, начиная с моментов времени, соответствующих точкам "и" и "ж на оси абсцисс, 6ygyr ряВны между собой roe, S ><к

= «кеи " -«идк«к «кенм ° П" этому площадь 5, пропорциональная измеряемому тепловому эффекту, будет составлена из площадей . « „„„, .+

+++Ken.rn . глке + идкж " окаэы ваатсы равной разности -«зим -ЯЗВ ф

Таким образом, для реализации Способа необходимо обеспечить включение и выключение интегратора иа определенных, заранее заданных уровнях геплового потока.

Эти уровни в свою очередь определяют с учетом -варанее известных темпов охлаж» дения рабочей ячейки калориметра.

Многочисленные экспериментальные данные показали, что точность измереник импульса тепла по данному спдсобу в 7 раэ, а быстродействие в 5-6 раз выше по сравнению с известным способом.

Формула изобре гения

Способ измерения импульса тепла, заключающийся в том, что в рабочую ячейку.

657279 калориметра помещают калориметрический сосуд с исследуемым веществом, инициируют исследуемое вещество и одновременно осуществляют интегрирование компенсационной тепловой мощнос ги, вводимой 3 от электрических нагревателей, о т л ичающийся reM, что, сцельюповышения быстродействия и точности, измерение производят между участками регулярного режима, имеющими одинаковые >й постоянные времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Олейник Б. H. Точная калоримегрия, иэ-во "Стандарты", 1964, с. 36-73.

2. Патент Г,ПР J4 53347, кл. 42 1 16/02, 1965.

3. Патент Франции N 1566743, кл. 8 01 К 17/00, 1968.

657279

Составитель Г. Кириленко

Редактор С. Хейфиц Техред .Хв Патио Корректор П Макаревич

Заказ 1 780/40 Тираж 765 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мовкаа, Ж-,вб, Рвушвкая нвб.. н. 4/5

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4