Устройство для измерения температурфазовых переходов веществ

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. санд-ву

Р1)М. Кл.

G 01 N 25/06 (22) Заявлено 09.1079 (21) 2827668/18-25 с присоединением заявки Йо

Государствеииый комитет

СССР по деяам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3007.81. Бюллетень М 28 (53) УДК 536 ° 6 (088.8) Дата опубликования описания 300781

В.С. Заволженский, В.Г. Карпов, Г.С. Петров Д.А; тайц

1 (72) Авторы изобретения

Государственное специальное конструкторское бюро теплофизического приборостроения (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР ФАЗОВЫХ

ПЕРЕХОДОВ ВЕЩЕСТВ

30

Изобретение относится к физическим методам испытаний с применением тепловых средств, в частности к способам определения критических температур веществ.

Известно устройство для измерения температур кристаллизации, включакщее кювету для исследуемого вещества, источник нагрева, обеспечивающий распределение температур вдоль кюветы, и измерительный преобразователь температуры вещества, устанавливаемый на границе разъема фаз в кювете (1).

Недостаток известного устройства - малая точность измерения, обусловленная сшибкой в визуальном обнаружении границы фаз.

Известно также устройство для определения температуры застывания нефтепродуктов, включающее кювету для исследуемого вещества, источник регулируемого нагрева, и мешалку, размещенную в кювете. Мешалка соединена с приводом и при застывании нефтепродукта она останавливается, отмечая момент, когда температура вещества соответствует искомой (2) .

Однако точность такого устройства ограничена из-за большого температурного порога остановки мешалки.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температур фазовых переходов вещества, преимущественно температур замерзания жидкостей, содержащее термостатируемый корпус и камеру, соединенные термоэлектрическим холодильником, капсулу для исследуемого вещества, размещенную с зазором внутри камеры, и измерительный преобразователь температуры вещества f3>.

Недостатки указаниого устройства состоят в длительности процесса измерения,,обусловленной тепловой инерционностью из-за наличия теплового сопротивления между камерой и капсулой, ограничения точности измерения температуры вследствие значительных температурных различий камеры и капсулы, что лимитирует воэможность приближения вещества в двухфазном состоянии к термодинамически равновесному состоянию и тем самим дает определенную температурную погрешность.

Цель изобретения — сокращение времени измерения и повышение точности. !

851224

ЗО

Поставленная цель достигается тем, что в зазоре между камерой и капсулой дополнительно установлена термоэлектрическая батарея, подключенная

-к регулируемому источнику постоянного электрического тока, Термоэлектрическая батарея, работая как холодильник, обеспечивает охлаждение капсулы не за счет преодоления теплового сопротивления между капсулой и .корпусом под влиянием температурного напора в системе, а за счет расхода электрической энергии. Вследствие этого сокращается длительность эксперимента. После наступления процесса фазового превращения термоэлектрическая батарея отключается и теплоотвод осуществляется через тепловое сопротивление как и в известном устройстве,но с минимальным температурным йвреходом. Прн этом повышается точность измерения температуры фазового превращения за счет того, что вещество в двухфазном состоянии оказывается весьма близко к термодинамически равновесному состоянию кроме того, период пребывания вещества в этом состоянии увеличивается.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Капсула 1 с помещенным в нвй измерительным преобразователем 2 температуры установлена в камеру 3 ° К наружным стенкам камеры примыкают охлаждающие термоэлектрические батареи

4, контактирующие горячими спаями с термостатируемым корпусом 5. В зазоре между внутренними стенками камеры и капсулой находится термоэлектрическая батарея б, которая имеет тепловой контакт одних спаев с камерой, а других — c капсулой. Термоэлектрическая батарея б подключена к источнику 7 постоянного электричвского тока, величина тока варьируется регулятором 8.

Работа регулятора осуществляется от датчика температуры, в качестве которого может быть использован преобразователь 2 температуры или специальный датчик 9 температуры, находящийся в тепловом контакте со стенками капсулы 1.

Устройство работает следующим образом.

Тврмоэлектрическив батареи 4 обеспечивают поддержание температуры на стенках камеры 3, близкой к ожидаемой криоскопической. На термоэлектрическую батарею б от источника 7 постоянного тока подается напряжение в такой полярности, чтобы капсула 1 дополнительно охлаждалась до температуры спонтанной. кристаллиза- ции жидкости, заполняющей капсулу.

В момент начала кристаллизации датчик 9 температуры дает команду регулятору 8 выключить напряжение, подаваемое на термоэлектрическую батарею 6 от источника 7 постоянного тока. С этого времени термоэлектрическая батарея б превращается в пассивный тепловой мост между капсулой

1 и камерой 3 ° Процесс измерения протекает в условиях, когда капсула 1 окружена средой с температурой, близкой к точке кристаллизации.

Таким образом, благодаря контакту стенок капсулы и камеры посредством термоэлектрической батареи охлажде.ние капсулы до температуры кристаллизации происходит значительно быстрее.

В момент начала кристаллизации, термоэлектрическая батарея между капсулой и камерой отключается и в устройстве исчезает источник низкой температуры, вызывающей погрешность измерения - занижение температуры кристаллизации. Кроме того, близость точки кристаллизации к температуре камеры позволяет весьма долго сохранять начальное соотношение фаз в капсуле, т.е. обеспечивается условие более точного измерения, поскольку нет ограничения во времени непосредственного измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения температур фазовых переходов веществ, преимущественно температур замерзания жидкоствй, содержащее термостатируемый корпус и камеру, соединенные термоэлектрическим холодильником, капсулу для исследуемого вещества, размещенную с зазором внутри камеры, и измерительный преобразователь температуры вещества, о т л и .ч а ющ е е с я тем, что, с целью сокращения времени измерения и повышения точности, в зазоре между камерой и капсулой дополнительно установлена термоэлектрическая батарея,. подключенная к дополнительно введенному регулируемому источнику постоянного электрического тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 92147 кл, G 01 М 25/12, 1950.

2. Авторское свидетельство СССР

В 127518, кле G 01 М 25/06 1959 °

3. Миллиосмометр. Каталог фирмы

"Кнауерик", Западный Берлин.

85 1224

Составитель В. Вертоградский

Редактор И.Михеева ТехредТ.Маточка Корректор M.Демчик

Заказ 6341/60 Тираи 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иэсква, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Уигород, ул. Проектная, 4