Устройство для определения кинетики тепловыделений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И -C А -- Н вЂ” "й Е

ИЗОБРЕТЕН ЙЯ (tt(690329 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) 3a BJlello 22.09.77 (21) 2526910/18 10 с присоединением заявки,((а(— (23) Приоритет—

Опубликовано 05 10 79. Бюллетень М 37

Дата опубликования описания 15.10.79 (51)М. Кл.

6 Ol К 17/00

Q 0l К 17/08

Государстееиеь(й комитет

СССР ае делам кзебретеней и ет((ре(тий (53) УДК 536..6 (088.8) (72) Авторы изобретения

E. Ф. Андреев, О. A. Геращенко, М. С. Ваганова, Il, П. Лебедев и Т. Г. Грищенко

Всесоюзный научно-исследовательский биотехнический институт (7t) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧ ЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КИНЕТИКИ ТЕПЛОВЬ ДЕЛЕНИЙ

Изобретение касается теплометрии и может быть использовано для определения кинетики тепловыделений в биохимических и химических реакциях при исследовании нестационарных фазовых переходов..

Известно устройство для автоматического определения тепловыделений с автоматическим просчетом тепла фазовых превращений в широком диапазоне температур, содержащее систему нагрева, охлаждения и регистрации .и снабженное нагревательным элементом, установленным в эталонной диатермальной оболочке и дозирующим количество тепла, эквивалентное теплу фазовых превращений (1) .

Однако сложная система регулиро-. вания дозирующего количества тепла ведет к значительным погрешностям при измерении. Устройство также имеет ограниченные функциональные возможности и сложную методику обработки результатов измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для определения кинетики тепловыделений в материалах в процессе экзотермической реакции, содержащее ра5 бо шй и контрольный калориметрические сосуды, помещенные в термостатируемую камеру, камеру статистического давления, выполненную в виде поддона, 1О в которой размещен источник автоматически регулируемого давления, например вентилятор, сообщенный с коаксиаль ными вентилируемыми зазорами и теплс - изолируюшей оболочкой j2J

l5

Однако это устройство имеет ограни» ченные функциональные возможности и сложную методику обработки результатов измерения,так как количество выделившегося тепла определяют расчеч ными способами через определение массы, теплоемкости и изменения температуры исследуемого продукта.

11ель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства и

3 69 упрощение методихи обработки результатов измерений.

Это достигается тем, что в устройство для автоматического определения кинетики тепловыделения введены дешифратор, интегратор, суммирующий и BhI.— читающий счетчики, самописец и встречно включенные датчики теплового потока, связанные через дешифратор с входами интегратора, суммирующего и вычитакнцего счетчиков и самописца. Датчики теплового потока установлены между основаниями рабочего и контрольного калориметрических сосудов и тепловыми мостами термостатировянного теплообменника. Основания кялориметрических сосудов выполнены в виде идентичных усеченных конусов. Кроме того основания калориметрических сосудов и тепловых мостов термостатированного теглообменника, сопряженные с рабочими поверхностями датчиков теплового потока, параллельны и равны, а отношение их диаметров к диаметрам датчиков теплового потока составляет 0,80-0,95, На чертеже представлено устройство для автоматического определения кинетики тепловыделений, Устройство состоит из рабочего - и контрольного 2 калориметрических сосудов, изготовленных из материала с высокой.теплопроводностью, например иа меди, помещенных в термостатирующую камеру 3, и термостатируемого теплообменника 4, снабженного тепловыми мостами 5. Между контрольным и рабочим сосудом и тепловыми мостами S теплообменника 4 установлены датчики теплового потока 6 и 7 (ДТП)„ включенные встречно и через дешифратор 8 соединенные с входами интегратора 9, суммирующего 10 и вычитающего 11 счетчиков и самописца 12.

Основания калориметрических сосудов выполнены в виде идентичных усеченных конусов со срезом, обеспечивающим линейную зависимость термо-ЭДС от теплового потока череа ДТП 6 и 7. Основания калориметрических сосудов и тепловых мостов термостатированного теппообменника, сопряженные с рабочими поверхностями ДТП 6 и 7, выполнены параллельными и равными, а отношения их диаметров к диаметрам датчиков тепло.вого потока составляет 0,80-0,95. Lleшифратор 8 предназначен для выбора исполнительного узла и выдачи на него реверсивного сигнала. Он содержит

50 по, которое через основание сосуда, ДТП 6 и тепловой мост 5 отводится к термостатируемому теппообменнику 4 (к рабочему сосуду 1 за счет исходиого равенства температур теплообменника 4 и рабочей ячейки 1). При этом в ДТП 6 возникает термо-ЭДС, величина которой пропорциочапьна проходящему через него тепловому потоку. Б то же время часть тепла в рабочем сосуде 1 расходуется на испарение влаги, которая удаляется через капиллярпо-пористую крышку сосуда. Такое же количесч во тепла расходуется на испарение и в сосуде 2, что вызывает необходимость непрерывного подвода тепла к этому сосуду. За счет алгебраической суммы встречно включенных ДТП 6 и 7 при определении общего количества тепла эта величина учитывается, Сигнал с встречно включенных ДТП 6 и ДТП 7 поступает на вход дешифратора 8 ч далее на входы интегратора 9, суммирующего 10 и вычитающего (в зависимости от знака сиг нала) 11 счетчиков и самописца 12, Которые и фиксируют тепловыделения в ходе ведения процесса.

Таким образом предлагаемое устройство дпя автоматического определения

0329 Д схемы совпадения, выполненные ffQ логических элементах и контактных группах репе блок» управления. 1!Итегратор 9 гэпредепяет алгебраическую сумму тепла за гэесь процесс ферментации (химической реакции). Сумм ируюгдий счетчик 10 предназначен дпя определения общего количества тепла, выделившегося в ходе эк зотермических реакций. гэычитаю<о ший счетчик 11 фиксирует общее количество тепла, отведенное к рабочему сосуду в ходе ведения эндотермических реакций. Самописец 12 фиксирует кинетику тепловыдепений и теплопогпощений в ходе ведения реакций с нестационярными тепловыдепениями.

Устройство работает следующим образом, Рабочий 1 и контрольный 2 кялориметрические сосуды заполняют питательной средой и при достижении в них температуры равной температуре термостатируюшей камеры 3 и теплообменника 4 (при этом термо-ЭДС с датчика тепловor о 5 потока 6 будет равняться О) осуществляют реакцию, например, производят посев культуры. При экзотермической (эндотермической) реакции в рабочей ячейке . выделяется (погпощается) теп690329 кинетики тепловыделений позволяет методом прямой калориметрии определять в аэробных и анаэробных процессах кинетику тепловыделений как в экзо- и андотерм ических реа кц иях, так и в комбинированныхых {в реакпиях с чередующимися экзо- и эндотермическими тепловыделениями), при этом методика обработки полученных результатов значительно упрощается.

Формула изобретения

Устройство для автоматического определения „-инетики тепловыделений, содержащее размещенные в термостатируемой камере рабочий н контрольный калори;,метрические сосуды и термостатируемый

T(. плообменпик, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства н упрощения методики обработки результатов измерений, в него введены дешифратор, интегратор, суммирующий и вычитающий счетчики, самописеп и встречvo включенные датчики теплового пото.ка, связанные через дешифратор с Входамн интегратора, суммирующего и вычнтающего счетчиков и самописпа, при этом датчики теплового потока установлены между основаниями рабочего и контрольного калориметрических сосудов с одной стороны и тепловыми мостами термостатированного теплообменника10 с другой, причем основания калоримет рнческих сосудов, выполненные в виде идентичных усеченных конусов и тепловых мостов термостатировянного теплообменника, сопряженные с рабочими поверхностями датчиков теплового потока, параллельны и равны, а отнощение их диаметров к диаметрам датчиков теплового потока составляет 0,80-0,95.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 237423, кл. G 01 К 17/00, 19о9.

2. Авторское свидетельство СССР

N280927,,кл. G 01 К 17/08, 1969

25 (прототип).

Редактор A. Шмелькин

Составитель Н. Горшкова

Техред Н. Ковалева Корректор Н. Горват

Заказ 5851i38 Тираж 766 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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