Устройство для измерения тепловыделений при фазовых превращениях,преимущественно при замораживании Советский патент 1984 года по МПК G01K17/00 G01K17/08 

Изобретение относится к калориме рии и может быть использовано для контроля интенсивности процессов с фазов 1ми превращениями и измерения теплоты кристаллизагши замораживаемых в вакууме материалов. Известен тепломер для определени теплоты фазового превращения в вакууме, содержащий размещенный в кор пусе датчик теплового потока Недостатком устройства является низкая точность измерения теплоты кристаллизации. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения тепловыделений при фазовых превращениях, содержащее установленный на поддоне цилиндрический корпус, в котором размещен калориметрический сосуд, снабженный датчиком теплового потока 2. Недостатком известного устройства является низкая точность опреде ления теплоты К15исталлизации при измерении олько с помощью одного датчика теплового потока, из-за не возможности фиксирования окончания процесса замораживания. Цель изобретения - повьщ1ение то ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерени тепловьщвлений при фазовых превращ ниях, преимущественно при заморажи ватга, содержащем установленный на поддоне цилиндрический корпус, в котором размещен калориметрический сосуд, снабженный датчиком теплово го потока, калориметрический сосуд в1Д1олнен составным в виде коаксиаль но расположенных щ1линдрических электродов - внешнего, теплоизолированного от корпуса и поддона, и перфорированного внутреннего, электроизолированного от внешнего электрода и поддона, а датчик теплорого потока размещен на боковой поверхности калориметрического сосуда с кольцевым зазором между датчиком и внутренней поверхностью корпуса. На фиг. 1 показано устройство, .разреэ, на фиг. 2 - изменение элек рического сигнала U датчика теплового потока в процессе замораживания материала, и падение напряже ния на электродах при изменении электропровол ности исслелуемого материала. Устрор1ство солержит цилинлрический корпус 1, составной калориметрический сосуд в виде цилиндров-электродов, внешнего 2 и перфорированного внутреннего 3. представляющих собой емкости, включенные электрически в мостовую схему,.датчик А теплового потока, размещенный на боковой поверхности калориметрического сосуда. Основания корпуса и внешнего цилиндра жестко, например, с помощью сварки, соединены с поддоном 5. С помощью прокладки (фарфорового кольца) 6 вЬешний цилиндр-электрод теплоизолирован от поддона, а с помощью фарфорового кольца 7 - от перфорированного электрода и поддона. Верхние части датчика теплового потока и торцы цилиндров калориметрического сосуда покрыты многослойной экранной изоляцией 8. Калориметрический срсуд заполняется исследуемым материалом 9. Устройство работает следующим образом. Поддон 5 устанавливается на охлаждаемую полку установки и между цилиндрами-электродами 2 и 3 создается постоянная разность потенциалов, которая непрерывно фиксируется втор«чньтм прибором. Материал 9 охлаждается до температуры его замораживания, т.А (фиг.2), электропроводность материала остается постоянной величиной. При дальнейшем охлаждении материала начинается процесс кристаллизации влаги в нем, что на фиг.2 соответствует Т.Д. В емкости, образованной цилиндром 2, вследствие кристаллизации впа№ в материале, вьщеляется тепло, которое отводится к корпусу 1 и далее через сопряженный с ним материал, размещенной на поддоне 5, к охлаждающей полке установки через датчик 4 теплового потока, вызывая появление в нем электрического сигналаПо мере замораживания материала изменяется его электропроводность и, соответственно, напряжение, на электродах 2 и 3 (фиг.2, кривая АВ) и по завершении процесса замораживания принимает постоянное значение т.В.

Заштрихованная площадь под кривой и f () характеризует теплоту кристаллизации .

Наличие кольцевого зазора между датчиком 4 теплового потока и внут- 5 ренней поверхностью корпуса 1 позволяет исключить синусоидальные колебания, вызванные изменена м величины остаточного давления в вакуумной камере, так (Т),чтосу|дественно влияет на 10 температуру замораживаемого материала.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения теплоты кристаллизации материала за счет фиксации начала и окончания процесса его замораживания по изменению электропроводности материала, а также и за счет исключения боковых утечек тепла благодаря наличию теплоизолирующих прокладок между корпусом, калориметрическим сосудом и поддоном.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЙ ПРИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕ- . НИЯХ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ, содержащее установленный на поддоне цилиндрический корпус, в котором размещен калориметрический сосуд, снабженный датчиком теплового потока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, калориметрический сосуд выполнен составным в виде коаксиально расположенных цилиндрических электродов - внешнего теплоизолированного от корпуса и поддона, и перфорированного внутреннего, электроизолированного от внешнего электрода и поддона, и датчик теплового потока разg мещен на боковой поверхности калориметрического сосуда с кольцевым зазором между датчиком и внутренней поверхностью корпуса. to OD

/6

А То

TfVaC

г

TfVae

Фиг.2