Устройство для определения температуры фазовых переходов Советский патент 1984 года по МПК G01N25/02 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к определению тe tпepaтyp начала кристаллизации и застывания жидкостей и может быть использовано дпя оценки качества различных нефтепродуктов.

Известно устройство дпя определения температуры кристаллизации индивидуальных жидкостей, выполненное в виде печи для исследуемого материала, в которой размещены датчики температуры и электропроводности, с помощью которых -снимается термограмма. Соответствующий участок термограммы при кристаллизации многокомпонентных жидкостей неявно выражен и поэтому определение температур начала кристаллизации и застывания таких жидкостей производится косвенными методами по изменению различных физических свойств ij .

Недостатками устройства являются длительность процесса измерения, зависимость результата от икдивидуальньпс особенностей исполнителя, невозможность определения температуры начала кристаллизации непрозрачных нефтепродуктов,

Наиболее близким, к предлагаемому является устройство для определения температур начала кристаллизации и застывания нефтепродуктов, включающее в себя измерительную ячейку, состоящую из теплопровода, термодатчика, потенциального, измерительного и охранного цилиндрических электродов, размещенных в теплопроводе и имеющих с ним общую ось симметрии, и блок регистрации .

Однако в устройстве обязательным условием для возникновения разности потенциалов является неравномерное охлаждение исследуемого вещества от внешнего электрода к внутреннему, что приводит к появлению градиента температуры по объему измерительного датчика и отличию регистрируемой температуры от истинной температуры жидкости в данный момент времени.

Применяемый в устройстве электрический усилитель У5-5 обладает зна- чительной постоянной времени, что приводит к инерционности измерения разности потенциалов между электродами датчика и появлению несоответствия между измеренным и истинным

307852

значением разности потенциалов при данной температуре.

Эти недостатки не позволя.1,т определить температуры начала кристал5 лизации и застывания вещества с большой точностью. При скорости охлалэдения датчика с веществом не менее 1 град/мин, что является обязательным условием в этом способе, по10 грешность определения искомых низкотемпературных параметров может составлять несколько градусов.

Цель изобретения - повьщгение точности определения температур на15 чала кристаллизации и застывания жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения температуры фазовых переходов,

20 содержащем измерительную ячейку, состоящую из теплопровода, термодатчика, потенциального и охранного цилиндрически : электродов, размещенных в теплопроводе и имеющих с

5 ним общую ось симметрии, и блок регистрации, теплопровод .состоит из цилиндрич-еской рубашки, торцовых шайб и сквозного стержня, имеющих общую ось симметрии и образую0 щих замкнутый кольцевой зазор, на цилиндрических внутренних поверхностях которого расположены потенциальный и измерительный электроды, выполненные из материала с большой

5 теплопроводностью и отделенные от теплопровода электроизоляцией с высоким объемным и поверхностным удельным электросопротивлением, а термодатчик расположен между поверхностью

Q потенциального электрода и электроизоляцией.

Устройство включает в себя измерительную ячейку и блок регистрации. В состав измерительной ячейки

входят температурный блок и измерительный датчик электросопротивления жидкости. Температурный блок состоит из наружной рубашки, внутреннего стержня, торцовых шайб охлаждения и

0 термодатчика. Электроды измерительного датчикавыполнены из материала с большой теплопроводностью и имеют малую теплоемкость. Измерительный датчик размещен в температурном бло5 ке и отделен от него фторопластовой изоляцией, а термодатчик расположен на нерабочей поверхности одного из электродов. На фиг,I изображен температурный блок с измерительным датчиком; на фиг,2 - схема измерения электрического сопротивления и температуры жи кости; на фиг.З - экспериментальные кривые зависимости электрическо го сопротивления исследуемых веществ от температуры. Температурный блок выполнен из меди и состоит из наружной рубашки внутреннего стержня 2 и торцовых шайб 3 и 4. Такая конструкция темпе ратурного блока позволяет снизить д минимума градиент температуры по объему исследуемой жидкости при ее охлаждении, В верхней торцовой шайб находятся отверстия для выводов 5-7 электродов измерительного датчика электрического сопротивления и выводов 8 и 9 термодатчика и отверсти 10 для заливки исследуемой жидкости В температурный блок помещен измерительный датчик электрического сопротивления, выполненный в виде ц линдрических электродов: внутреннег измерительного электрода 11, внешне го высокопотенциального электрода 1 и двух охранных электродов 13, Элек роды изготовлены из медной фольги д уменьшения их теплоинертности. На нерабочей поверхности внешнего элек рода расположен термодатчик 14 - ме ,ный термометр сопротивления. Такое размещение позволяет избежать влия ния электромагнитного поля, создава емого термодатчиком на ток, протека ющий в межэлектродном пространстве 15 при измерении электрического сопротивления жидкости, а также измерять истинную температуру жидкости в данный момент времени, так как температуры жидкости и поверхностей электродов всегда равны за счет малой теплоинертности электродов. Измерительный датчик изолирован от температурного блока фторопластовой пленкой 16, что значительно снижает токи утечки и позволяет измерять большие электрические сопротивления нефтепродуктов, Охлаждение ячейки производится путем ее помещения в сосуд Дьюара, таким образом, чтобы нижняя часть стержня охлаждения была погружена в жидкий азот. Для измерения электрического сопротивления жидкости выводы 17-19 электродов измерительного датчика измерительной ячейки 20 подключаются к соответствующим клеммам . тераомметра 21 типа Е 6-3 или анало.гичного ему (фиг,2),Для измерения температуры жидкости выводы 22 и 23 термодатчика подключают к измерителю 24 сигнала термодатчика, включающему в себя мостовую схему 25 и цифровой вольтметр 26 типа В7-16 или аналогичного ему. Такая конст- , рукция устройства позволяет производить равномерное охлаждение жидкости, вследствие чего происходит одновременная кристаллизация и резкое возрастание электрического сопротивления по всему объему жидкости. При этом становится возможным одновременно производить измерение истинной температуры и электрического сопротивления жидкости для определения искомых низкотемпературных параметров. Производят определение температуры начала кристаллизации и застывания о-ксилола и авиационного топлива ТС-Г, Исследуемую жидкость в количестве 5 см заливают в измерительную ячейку. Ячейку помещают в сосуд Дьюара таким образом, чтобы нижний конец стержня охлал(;:,ения был погружен в жидкий азот. Исследуемая жидкость охлаждается равномерно по всему объему. Выводы электродов измерительного датчика сопротивления, изготовленные из медной фольги, подключают к клеммам тераомметра Еб-3 для измерения электрического сопротивления жлдкоси. Сигнал с термодатчика подают на змерительный мост, В диагональ моста ключается цифровой вольтметр В7-16, о показаниям которого определяется емпература жидкости. По полученным анным строят графики зависимости огарифма электрического сопротивлеия от температуры жидкости (фиг,3). а экспериментальных кривых для -ксилола и авиационного топлива типа ТС-1 с повышенной температурой ачала кристаллизации температуры, ри которой начинается резкое возрастание электрического сопротивления, соответствует температуре начала кристаллизации, а температура, при оторой оканчивается резкое возра:стаие сопротивления, соотяетстиует температуре застыв 1 ия.

1

Устройство позволяет значительно повысить точность опредепення температур начала кристаллизации и застывания жидкостей. Точность определеиия темпер.атур начала кристаллизации и застывания жидкостей зависит в основном от точности измерения температуры жидкости, так как измеритель

1307856

электрического сопротивления должен обеспечивать измерение только относительного изменения сопротивления, которое при кристаллизации возрастает 5 на 1-3 порядка. Большая точность измерения температурыжндкости обеспечивается конструкцией измерительной ячейки

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕШМ ТЕМПЕРАТУРЫ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ, содержащее измерительную ячейку, состоящую из теплопровода термодатчика, потенциального, измерительного и охранного цилиндрических электродов, размещенных в теплопроводе и ; имеющих с ним общую ось симметрии, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности определения температуры,, теплопровод состоит из цилиндрической рубашки, торцовых шайб и сквозного ;тержня, имеющих общую ось симметрии и образующих замкнутый кольцевой зазор, на цилиндрических внутренних п верхностях которого расположены потенциальный и измерительш электроды, выполненные из ма териала с больщой теплопроводностью и отделенные от теплопровода электро. изоляцией с высоким объемным и по(Л верхностным удельным электросопротивлением, а термодатчик расположен С между поверхностью потенциального электрода и ;злектроизоляцией. §

Фиг.1

и

Фи.2