Дифференциальный микрокалориметр Советский патент 1984 года по МПК G01K17/00 

X)

со 4

00

Изобретение относится к калоримет рическим измерениям и может быть использовано при исследовании жидкостей или смесей жидкости и порошкообразных веществ. Известен жидкостной калориметр, содержапщй размещеннзтю в изотермичес кой оболочке калоримерическую ячейку с мешалкой, связанной с приводом бесконтактной магнитной муфтой t 3В таком устройстве во время перемешивания неизбежен нагрев вращающихся деталей и onopj вследствие чего в ячейке имеет место значительный теплообмен между исследуемой смесью и деталями перемешивакнцего приспособления, что приводит к искажению происходящих в смеси процессов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является дифференциальный микрокалоримётр, содержащий массивный блок с размещенными в нем реакционной и эталонной калориметрическими камерами, и механизм перемешивания, включающий установленную в реакционной камере трубку и пульсатор. В известном микрокалориметре пуль сатор выполнен в виде резиновой груши, которую для уменьшения ЕШИЯНИЯ на кинетику исследуемых процессов обычно размещают вне блока. Груша непосредственно соединена с трубкой, в связи с чем ее свободный койец так же, как и груша, расположен вне блока и находится под влиянием окружающей среды С 1. Недостатком известного микрокалориметра является низкая точность опр деления термодинамических параметров реакций в исследуемой смеси, обуслов ленная тем, что температзфа воздуха, поступающего из пульсатора в трубку, определяется в основном температурой окружающей среды, значительно отличающейся от температуры блока. Это вызывает в трубке интенсивный теплообмен между исследуемой смесью и поступающим из пульсатора воздухом, чт приводит к погрешностям измерения. Кроме того, из-за разности температу между исследуемой средой и воздухом наджидкостном пространстве в механиз ме перемешивания происходит конденса ция жидкости, в связи с чем часть объема жидкости исключается из процесса взаимодействия компонентов сме си, что также вызывает погрешность и мерения . Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения теплопритока в реакционную камеру. Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальном микрокалориметре, содержащем массивный блок с размещенными в ней рабочей и эталонной калориметрическими камерами, и механизм перемешивания, включакнций установленную в реакционной камере трубку и пульсатор, в массивном блоке вьшолнена частично заполненная теплопроводной жидкостью герметизированная полость, в наджидкостном пространстве которой размещен располрженньй внутри блока свободный конец трубки механизма перемешивания, а пульсатор соединен с полостью дополнительно трубкой из теплоизоляционного материала, нижний конец которой погружен в жидкость. Такое конструктивное выполнение устройства позволяет, с одной стороны исключить непосредственный контакт исследуемой смеси с поступакидим из пульсатора воздухом (газом), температура кЬторого, как правило, нестабильна ив значительной степени отличается от температуры блока и смеся, и.,с другой стороны, обеспечить непосредственньй контакт смеси с газовой подушкой, температура которой стабильна и равна температуре блока. Кроме того, размещение всей трубки механизма перемешивания вкалориметрическом блоке уменьшает возможность конденсации жидкой фазы исследуемой смеси. На чертеже изображен дифферен- циальный микрокалоримётр. Устройство содержит калориметрический блок 1, внутри которого на теплоизоляционном основании 2 смонтированы реакционная камера 3 и эталонная камера 4, идентичная камере 3. В блоке t выполнена герметизированная полость 5, частично заполненная теплопроводной жидкостью 6 (например, ртутью). Кроме того, микрокал ометр имеет механизм перемешивания, включающий установленную в камере 3 трубку 7, в частности, с заостренным нижним концом, верхний, свободный конец 8 которой расположен внутри блока 1 и введен в наджидкостное пространство полости 5, и пульсатор для создания в трубке 7 пульса1дай через газовую, в частности воздушную, подушку. Пульсатор содержит резиновую грушу 9, расположенную вн блока 1 и сообщающуюся с полостьюЗ через теплоизоляционную трубку 10, вьшускнре ртверстие 11 которой находится в жидкости 6. Груша 9 закре лена на кронштейне 12, к которому посредством пружины 13 присоединен .двуплечий рычаг 14 с теплоизолягщон ной пятой 15, опирающейся на грушу и роликом 16, взаимодействующим с зубьями храповика 17 (двигатель храповика не показан). Варианты исполнения пульсатора могут быть любыми, например в виде поршневого пульсатора. Стенки камер 3 и 4 сое- динены с блоком 1 посредством термопар 18 и 19, которые подключены к измерительному прибору (не показан) Блок 1 снабжен системами подогрева и терморегулирования (не показаны), а также приспособлением длязагрузк в камеры 3 и 4 компонентов (не пока зано), Для герметизации камер 3 н 4 и полости 5 в соответствукяцих отвер тиях основания установлены съемные пробки 20-22. Микрокалориметр работает следующим образом. В реакционную камеру 3 заливают известное количество одного из компо нентов исследуемой смеси. Другие ком поненты смеси (жидкие или порошкообразные вещества) вводят в камеру 3 в герметичных капсулах (не показаны предотвращающих непосредственный контакт компонентов до начала измерений. В полость 5 наливают теплопроводную жидкость 6 (ртуть) в коли -честве, обеспечивающем получение заданного объема наджидкостного пространства. Камеры 3 и 4 и полост 5 герметизируют пробками 20-22. Посл этого в npo6jKe 20 закрепляют трубку 7 так, чтобы ее нижний заостренный конец находился в исследуемом веществе,. не касаясь дна камеры 3, а верхний проходил через пробку 22 и был расположен в наджидкостном пространстве в полости 5. В пробке 22 герметично закрепляют трубку 10 из теплоизоляционного материала так, чтобы ее выпускное отверстие 11 находилось в жидкости 6, а верхНИИ ее конец был вьшеден из 1 На верхнем конце трубки 10 закрепляют грушу 9 в положении, обеспечивающем контакт пяты 15 с оболочкой груши 9 при повороте рьиага 14 из одного крайнего положения в другое. При закреплении трубок 7 и 10 происходит их заполнение соответственно исследуемой и теплопроводящей жидкостями. После сборки микрокалориметр устанавливают в термостат (не показан) и подключают к источнику питания, а также подключают к оборудованию управления и контроля соответствующие системы подогрева и терморегулирования, двигатель храповика 17, термопары 18 и 19. Путем вьщерживания мякрокалориметра в течение заданного промежутка времени в термостате обеспечивают стабильность температуры блока 1, а также всех находящихся внутри него деталей и веществ. Обеспечивают контакт компонентов исследуемой смеси (путем разрушения соответствукицих капсул в камере 3) и включают двигатель храповика 17. Под воздействием пружины 13 рычаг 14 поворачивается в одно из крайних положений, при котором пята 15 сжимает грушу 9. В этот момент высота ,столбов жидкостей в трубках 7 и 10 минимальна, а в камере 3 и в полос|ти 5 максимальна. Когда ролик 16 {взаимодействует с зубом храповика 17, рычаг 14 поворачивается по часовой стрелке и пята 15 освобождает грущу 9. Под воздействием сил упругое ти груша 9, стремясь занять устойчивое положение, расширяется, благодаря чему в трубке 10 снижается да вление и жидкость 6 начинает заполнять трубку 10 через отверстие 11. При этом уменьшается уровень жидкости в полости 5, что вызывает повышение уровня жидкости в трубке 7 и снижение уровня жидкости в камере 3. В дальнейшем после прекращения взаимодействия ролика 16с зубом храповика 17 при повороте последнего рычаг 14 под воздействием пружины 13 возвращается в исходное положение. В процессе перемещения рычага происходит постепенное сжатие груши 9 пятой 15, вследствие чего жидкость 6 вьр авливается через отверстие 11 из трубки to в noirtocTb 5. Это в свою очередь приводит к повышению давления в наджидкостном пространстве полости 5 и, следовательно, в наджйдкостномпространстве трубки 7, что вь1зывает переток жидкости (или смеси исследуемых компонентов)

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МИКРОКАЛО РИМЕТР, содержаний массивный блок с размещенными в нем рабочей и эталонной калориметрическими камерами и механизм перемешивания, включающий установленную в реакционной камере трубку и пульсатор, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения теплопритока в реакционную камеру, в массивном блоке выполнена частично заполненная теплопроводной . жидкостью герметизированная полость, в наджидкостном пространстве которой размещен расположенный внутри блока свободньй конец трубки механизма перемешивания, а пульсатор соединён с полостью дополнительной трубкой из теплоизоляционного материала, нижний конец которой погружен в жидкость. (Л