Способ измерения температурных характеристик сред

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11993047

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву т1 394677;

{22)Заявлено 08.06.81 (21) 3299266/18-10 с присоединением заявки М(23)Приоритет .Опублнковано 3р. р1, 83, Бюллетень И 4 (5т)М. КЛ.

G 01 К 7/32

Гмудэрстеенный кемнтет

СССР ве диан нзабретеннй и еткрытнй (53) УДК 536.53 (088.8) Дата опубликования описания 30.01.83 (72) Авторы изобретения

Г. А. Иванов и 6. В. Ильин.Чувашский государственный университет им. И.:-Н.:- Ульянова

<М (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СРЕД

Изобретение предназначено для оп,ределения степени неоднородности температурного поля, диаграммы распределеттия градиента температуры в про-. странстве, для измерения величины . градиента.

По основному авт. св. N 394677 известен способ измерения температуре ных характеристик сред, по которому в вакуумированную ампулу, в которой находятся кварцевые пластины-резонаторы, вводят рабочее вещество и измеряют скорость изменения разност- " ной частоты пластин, вызванную перераспределением между ними рабочего вещества. Перераспределение вещества обусловлено разностью упругос . ти насыщенного пара рабочего вещества, соответствующих температурам 2о пластин. Скорость изменения разност- в ной частоты является критерием раз" ницы температур пластин; которая определяется по известным соотношениям, Основными достоинствами способа являются высокая чувствительность и. нетребовательность к сохра- нению абсолютных значений частот кварцевых пластин, которые неизбежно изменяются в процессе старения пластин 1 1), Однако при этом невозможно судить о величине градиента температуры после перехода всего рабочего вещества с поверхности более теплой пластины на поверхность более холодной пластины. Частота кварцевых пластин оказываются после этого неизменными, их значения никак не связаны с имеющим место градиентом температуры. Для очередного измерения градиента температуры нужно устройство, реализующее этот способ, повернуть на- 180 так, чтобы кварцевые пластины поменялись местами.

Цель изобретения - снижение трудоемкости измерений путем обеспече ния возможности определения градиен3 9930 та температуры как в процессе перераспределения рабочего вещества, так и после его завершения, ПЬставленная цель достигается тем, что перед введением рабочего вещест-

5 ва. на кварцевые пластины резонатора наносят пленки неиетучего сорбента, а после завершения перераспределения рабочего вещества измеряют разностную частоту пластин, по величине которой определяют искомый градиент температуры. Перераспределение вещества оказывается возможным благодаря тому, что давление насыщенных паров над образующимся раствором рабочего вещества в веществе нанесенной пленки меньше давления насыщенных паров чистого рабочего вещества и зависит от соотношения компонентов раствора. При этом перераспределение рабочего вещества между пластинами прекращается при,вполне определенных содержаниях его в сорбирующих пленках, которые однозна но, связаны с перепадом, температуры между пластинами.

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа. Прибор включает в себя кварцевые пластины-резонаторы 1, напыленные электроды 2, теплопроводы 3, находящиеся в хорошем тепловом контакте с пластинами и с внешней средой, вакуумированную ампулу 4, пленки не летучего вещества, нанесенные на поверхность кварцевых пластин 1.

Рабочее вещества и вещество-сорбент образуют раствор, близкий к совершенному или близкий к бесконечно разбавленному по отношению к вещест40 ву-сорбенту. В обоих случаях давление паров рабочего вещества над раст вором определяется законом Рауля

Р=Ро 1, (О) где РЬ,-. давление насыщенных паров чистого рабочего вещества;

N - молярная доля рабочего вещества в растворе, определяемая как отношение числа молей рабочего вещества к сумме числа молей сорбента и рабочего вещества.

Одинаковым температурам пластин 1 соответствуют одйи и те же значения давления насыщенйого пара чистого рабочего вещества Ро . В этом случае давление пара рабочего вещества над раствором на левой пластине равно

Р, =Р й„, над раствором на правой пла. я о и

-стине Рп PoNn, где Nh и йя- моляр47 4 ные доли рабочего вещества в растворах на левой и на правой пластинах соответственно. Если эти давления не равны, происходит перераспределение рабочего вещества между растворами со скоростью прямо пропорциональной разности этих давлений. Очевидно, что при достижении условия В = М„ давления паров рабочего вещества над пластинами сравняются и перераспределение вещества прекратится. 4астоты кварцевых пластин будут оставаться неизменными и равными (одинаковые молярные доли означают, что одинаковыми являются массы рабочего вещества на пластинах и что соответствующие им сдвиги частоты от исходных значений также равны ?, пока не отличаются друг от друга температуры пластин.

Если температура одной пластины (например, левой пластины) будет выше температуры другой (правой ) пластины на величину 6Т, то рабочее вещество будет переходить из пленки на левой пластине на пленку на правой пластине со скоростью пропорциональной разности давлений пара над пластинами, при этом частота левой пластины будет увеличиваться, а правой - уменьшаться.

Разность давлений пара рабочего вещества над поверхностями пластин определяется соотношением

=Рад Ргп ="" R РоТл Po» — 1

Ъ1„

При М„=Цд и значениях Й, близких к единице (это всегда справедливо для разбавленных растворов}, скорость перераспределения вещества определяется разностью давлений насыщенных паров чистого рабочего вещества при температурах пластин (Р .„- Р „) . н т,е. скорость изменения разностной частоты, следовательно, чувствительность способа равны таковым для известного способа. Если же Й,О Н,, то скорость перераспределения, а значит и чувствительность намного пре./ вышают- таковые для известного способа.

Однако при любых начальных условиях перераспределение вещества при неизменном перепаде температуры сопровождается уменьшением молярной доли рабочего вещества на поверхности более теплой пластины и ее увеличением на поверхности более холодной пластины. Это приводит к уменьшению разности давлений пара рабочего ве5- ::-993 щества над поверхностями пластин и, к уменьшению скорости перераспределения. Перераспределение прекратится, когда давления паров рабочего вещества над пластинами сравняются.

Из (2 ) следует, что это произойдет при выполнении условия

"п Ь РотА otfi

Давления йасыщенных riapos чистого . рабочего вещества Р, и Р > одно" -16 значно определяются температурами левой Т " праврй Т> пластин, мо- Pl лярные доли Н,.и Мп однозначно .ойределяют массы рабочего вещества,.находящегося на .левой и на правой 3$ пластинах. Следовательно, разность частот пластин после прекращения перераспределения вещества однознач-. но связана с перепадом температуры между пластинами., что йозволяет — 2в по установившейся разности частот определить искомйй перепад темпе-: ратуры. В качестве рабочего вещест=. ва используется октадекан С Н, молекулярный вес которого равен 2Я, 2$ .. теплота испарения и давление наси" щенного пара при температуре 336 К равны соответственно 22 ккал/моль и I0 мм рт.ст. В качестве нелетучего

047 4 сорбента можно применить силиконовый. эластомер Й-301.

Предлагаемый способ обеспечивает помимо сохранения высокой чувствительности возможность определения пе репада температур величиной до 10 К в установившемся режиме, когда способ по основному авт. са..й 394677 никакой информации о перепаде температур дать не может. I формула изобретения

Способ измерения температурных хае рактеристик сред по авт. св.

И 394677, о- т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости измерения, перед введением ра" бочего вещества на кварцевые пластины -резонатора наносят пленки иелету чего сорбента, а после завервения

-перераспределения рабочего вещества

,.измеряют разностную частоту пластин, . по величине которой определяют иско- мый градиент температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. 4вторское свидетельство СССР

t 394б77, к, G 01 К 7/32, 1971.

993047

Составитель В. Голубев

Редактор Н. Безродная Техред N. Tenep корректор Г, Огар

Заказ 441/55 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открцтий

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

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