Термостат для определения кинетических параметров экзотермических реакций Советский патент 1989 года по МПК G05D23/30 

)

. Изобретение относится к технике исследования или анализа материалов с помощью тепловых средств, в частности к устройствам для определения склонности к тепловому самовозгоранию твердых дисперсньк и волокнистых веществ и материалов, и может быть использовано в химической, пищевой, топливной и других отраслях промыщлен- ности, а также в сельскохозяйственном производстве.

Цель изобретения - повьщ1ение точности и достоверности испытаний, увеличение эксплуатационной надежности.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема tepMocTaTa; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Термостат содержит теплоизолированный корпус 1 термосного типа с горизонтально расположенными плоскопараллельными дном и крышкой и вертикальной боковой поверхностью в форме замкнутой логарифмической спирали, вертикальную перегородку 2, снабженную эжекционными отверстиями 3, и перегородку 4 которые делят полость термостата на зону 5 ввода и смещения наружного воздуха с циркулирующим теплоносителем и зону 6 стабилизации изотермической среды. В зоне 5 ввода и смещения расположены датчик 7 терморегулятора 8, дополнительный электронагреватель 9 и крьшьчатка 10 осевого вентилятора. Вал 11 осевого вентилятора выполнен полым со сквозным осевым отверстием 12 и снабжен подщипниковым узлом установленным на боковой стенке корпуса 1 термостата. В корпусе 13 подщипникового узла по периметру присоединительного фланца выполнены радиальные отверстия 14, а между корпусом 1 термостата и

10

15

20

5

jr 5 0

0

наружной поверхностью полого вала 11 в месте прохода последнего образован кольцевой зазор 15. В зоне 6 стабилизации изотермической среды с равно- .мерным зазором относительно внутренней боковой поверхности термостата и перегородки 2 расположены два вертикальных соосных концентрических газопроницаемых цилиндра, изготовленные из теплоемкого материала,- первый 16 и второй 17. Между цилиндрами 16 и 17 образована кольцевая буферная полость 18 статического давления. По оси цилиндра 16 выполнен центральньй сквозной реакционный канал 19. Торцовые поверхности газопроницаемых цилиндров 16 и 17 изолированы от крышки и дна термостата прокладками 20 из материала с низким коэффициентом теплопроводности. Загрузочное отверстие 21 выполнено соосно и одного диаметра с реакционным каналом 19 и снабжено крышкой 22 с дросселирующими отверстиями 23. В качестве термочувствительного датчика регистрирующего прибора 24 применена дифференциальная термопара 25, причем холодный спай термопары установлен в кольцевой полости 18, а горячий - в центре испытуемого образца 26 по оси реакционного канала 19. Основной нагреватель 27 равномерно уложен внутри термосной оболочки корпуса 1 термостата и запитан через источник 28 тока с регулируемым напряжением на выходеi Привод вентилятора осуществляется посредством клиноременной передачи от электродвигателя 29 с регулируемой частотой вращения.

Термостат работает следующим образом.

31А

При работе нентилятора во фронте вращения крыльчатки 10 создается перепад давлений, под действием которого наружный воздух подсасывается через радиальные отверстия 14 корпуса 13 подшипникового узла и через кольцевой зазор 15 поступает внутрь термостата в зону 5. Одновременно происходит приток наружного воздуха через сквозное отверстие 12 полого вала 11. Таким образом, омыйая внутреннюю и наружную поверхности полого вала 11, наружный воздух снижает теплонагружен ность подшипникового узла вентилятора. Образовавшаяся в зоне 5 смесь свежего воздуха с циркулируюш м теплоносителем тангенциально вводится в зону 6 стабилизации изотермической среды. Центробежная сила, возникающая при вращательно-поступательном движении потока в кольцевом пространстве, образованном внешней поверхностью цилиндра 17, внутренней поверхностью корпуса термостата и вогнутой поверхностью перегородки 2, сепарирует возд ушную смесь: воздух, имеющий большую относительную плотность вследствие более низкой температуры отбрасывается к периферии потока и соприкасается со стенками термостата. Турбулентное движение потока и преимущественный контакт с нагретыми стенками термостата более холодньк слоев способствуют быстрому выравниванию температуры циркулирующей среды, а перегородка 4 вентилятора и эжекционные отверстия 3 обеспечивают поддержание постоянной окружной скорости воздушного потока в зоне 6 стабилизации изотермической среды. Окончательная стабилизация температурного поля происходит при прохождении воздуха сквозь стенки теплоемкого газопроницаемого цилиндра 17. Пройдя сквозь стенки цилиндра 17-, изотермическая воздушная среда поступает в кольцевую полость 18, которая выполняет функции буферной полости статического давления и служит для стабилизации температурного поля внутри реакционного канала 19 в момент загрузки и выгрузки испытуемого образца 26. Внутренний газопроницаемый цилиндр 16 обладает большим гидравлическим сопротивлением по отношению к внешнему цршиндру 17 и служит для выравнивания скоростей потока по сечению реакционного канала 19. Про84

кладки 20 препятствуют Tt;H.,oijOMy контакту теплоемкого насадка (цилиндров 16 и 17) с внутренней понерх юстью корпуса термостата, что существенно

снижает искажающее воздействие внешних недетерминированных тепловых ис

точников на изотермичность среды в реакционном канале 19. Интенсивность удаления продуктов термического разложения испытуемого образца 26 и кратность воздухообмена в реакционном канале 19 во время ведения анализа задаются проходным сечением дросселирующих отверстий 23 крышки 22 реакционного канала.

Формула изобре1 ения

0

5

0

5

0

5

0

5

1.Термостат для определения кинетических параметров экзотермических реакций, содержащий теплоизолированный корпус с равномерно распределенным на его внутренней поверхности основным нагревателем, подключенным

к источнику тока, установленные в полости теплоизолированного корпуса, соединенной с окружающей средой, первый газопроницаемый цилиндр, изготовленный из теплоемкого материала, с вьшолненным в нем центральным каналом для размещения образца, и крыльчатка осевого вентилятора, подключенного к злектродвиГ-ателю с регулируемой частотой вращения, о т л и- ча ющи йс я тем, что, с целью повышения точности и достоверности испытаний, он снабжен дополнительным нагревателем, установленным между газопроницаемым цилиндром и крьшьчат- кой осевого вентилятора, а концент- рично наружной поверхности газопроницаемого цилнндра установлена вертикальная перегородка с выполненными в ней эжекционными отверстиями, соединенная с перегородкой, установленной между крыпьчаткой и стенкой теплоизолированного корпуса, причем первый газопроницаемый цилиндр размещен во втором газопроницаемом цилиндре, выполненном из теплоемкого материала, с образованием кольцевой буферной по- лости статического давления между обоими газопроницаемыми цилиндрами, а полость центрального, канала соединена с окружающей средой через дросселирующие отверстия,

2.Термостат по п.- 1, отличающийся тем, что, с целью

5U516656

повьшения надежности и точности тер-ку теплоизолированного корпуса обрамостата, в нем вал осевого вентилято-зован кольцевой зазор, а в корпусе

ра снабжен подшипниковым узлом, ра-подшипникового узла по периметру призобщен с валом электродвигателя, при- соединительного фланца выполнены рачем в месте прохода вала через стен-диальные отверстия.

Изобретение касается исследования или анализа материалов с помощью тепловых средств. Цель изобретения - повышение точности и достоверности испытаний, увеличение эксплуатационной надежности. В термостате, содержащем корпус 1 термосного типа, теплоемкий газопроницаемый насадок, осевой вентилятор с электроприводом, основной электронагреватель 27, терморегулятор 8 и регистрирующий прибор 24, в полости между крыльчаткой вентилятора и датчиком 7 терморегулятора 8 установлен дополнительный электронагреватель, между теплоемким на- садком и крыльчаткой вентилятора концентрично наружной поверхности насадка установлена вертикальная перегородка, снабженная эжекционными отверстиями и Перегородкой. Тепло (Л

V/5

f9

Фиг.1