Калориметр Советский патент 1992 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к теплометрии, а именно к устройствам для измерения импульсных тепловыделений, например, при сжигании исследуемых веществ.

Известен калориметр для измерения теплоты сгорания горючих газов, содержащий теплоизоляционный корпус с установленными в нем измерительной и сравнительной ячейками, размещенными в массивном блоке и соединенными между собой через преобразователи теплового потока 1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является калориметр, содержащий измерительную ячейку с калориметрической бомбой, размещенную в массивном блоке и окруженную батареей дифференциальных термопар, через электроизоляционные прокладки установленных в контакте с ячейкой и массивным блоком, соосно которому, снаружи его, размещен прижимной элемент в виде двух кольцевых обойм, образующих резьбовое соединение с блоком, и изотермическая оболочка 2.

Недостатками известного калориметра являются высокая инерционность, обусловленная наличием теплового сопротивления между спаями термопар и поверхностью измерительной я«ейки, а также погрешность измерения из-за перегрева массивного блока при измерении больших (десятки килоджоулей)теплот,вследствие незначительной поверхности теплоотдачи.

Цель изобретения - снижение инерционности при одновременном повышении точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном калориметре измерительная ячейка выполнена в виде многогранника с четным числом граней, массивный блок - в виде отдельных сегментов, по числу граней, а дифференциальные термопары - плоскостными, при этом термопары, расположенные напротив друг друга, прижаты к граням

М Ч|

4

sQ

СП

измерительной ячейки соответствующими секциями массивного блока.

На фиг.1, 2 показан предложенный калориметр в двух проекциях.

Устройство содержит измерительную ячейку 1 с размещенной в ней калориметрической бомбой 2, дифференциальную термобатарею 3, массивный блок в виде отдельных сегментов 4, прижимной элемент в виде кольцевых обойм 6 и распорных бол- гов 7, воздушные теплоотводы 5, изометрическую оболочку 8. Дифференциальная термобатарея 3 содержит электри чески последовательно соединенные плоскостные пленочные дифференциальные термопары

9,1C, 11, изолированные прокладками (пленками) 12, 13 от измерительной ячейки 1 и сегментов 4.

Измерительная ячейка 1 выполнена в виде полого многогранника, а массивный блок - в виде сегментов по числу граней измерительной ячейки. Сегменты 4 за счет распорных болтов 7, введенных в резьбовые отверстия кольцевых обойм б, прижимают дифференциальную термобатарею 3 к плоскостям граней измерительной ячейки 1 и массивных сегментов 4. К внешним площадкам массивных сегментов 4, обращенных к изотермической оболочке 8, закреплены воздушные теплооотводы 5 с развитой поверхностью теплоотдачи, В дифференциальной термобатарее 3 порядок чередования материалов термопар 9,

10,11 выбран так, чтобы пластины (пленки) 9, 11 были выполнены из материала большей теплопроводностью (например, из меди), а размещенная между ними пластина 10 - из материала меньшей теплопроводности (например, из константана). Это позволяет увеличить величину чувствительности данной конструкции дифференциальной термобатареи за счет обеспечения наибольшего градиента температуры на границах контакта пластин разнородных термоэлектрических материалов при протекании через них измеряемого теплового потока, чем при ином порядке чередования термоэлектрических материалов.

Благодаря большой поверхности теплового контакта плоских термопар дифференциальной термобатареи и стабильности усилия прижатия их к плоскостям граней измерительной ячейки 1 и массивных сегментов 4, обеспечивается минимальная величина их теплового сопротивления, а следовательно, снижение инерционности калориметра.

Калориметр работает следующим образом.

При сгорании исследуемого вещества в калориметрической бомбе 2 тепловой поток протекает через стенку измерительной ячейки 1, спаи дифференциальной термобатареи 3 к массивным сегментам 4 и через воздушные теплоотводы 5 и оболочку 8 рассеивается в окружающую среду, Возникающая на дифференциальной термобатарее термоЭДС пропорциональна измеряемой

теплоте,

Нестабильность чувствительности калориметра не превышает ±0,5%.

Применение теплоотводов с развитой поверхностью теплоотдачи позволяет исключить перегрев массивного блока при иас- тых измерениях больших (десятки килоДжоулей) тепловыделений, а следовательно, исключить погрешность измерения связанную с нестабильностью температуры массивного блока.

Кроме того, увеличение его поверхности

сокращает время выхода калориметра на рабочую температуру термостатирования в 2-3 раза по сравнению с известными устройствами.

Формула изобретения

Калориметр, содержащий измерительную ячейку с калориметрической бомбой, размещенную в массивном блоке и окруженную батареей дифференциальных термопар, через электроизоляционные прокладки установленных в контакте с ячейкой и массивным блоком, соосно которому снаружи его, размещены прижимной элемент в виде двух кольцевых обойм, через

резьбовые элементы образующих соедине- ниес блоком.и изотермическая оболочка,о т- личающийся тем, что, с целью снижения инерционности при одновременном повышении точности измерения, измерительная ячейка выполнена в виде многогранника с четным числом граней, массивный блок - в виде отдельных сегментов по числу ее граней, а дифференциальные термопары - плоскостными, при этом

термопары, расположенные напротив друг друга, прижаты к граням измерительной ячейки соответствующими сегментами массивного блока.

к.

0

ю

от

I--

Использование: теплофизический эксперимент. Сущность изобретения: калориметр содержит измерительную ячейку с калориметрической бомбой, размещенную в массивном блоке, Снаружи блока размещены прижимной элемент в виде двух кольцевых обойм с распорными болтами и изотермическая оболочка, Измерительная ячейка выполнена в виде многогранника с четным числом граней, а массивный блок - в виде отдельных сегментов по числу ее граней. В контакте с плоскостями граней и сегментов установлены плоскостные дифференциальные термопары. 2 ил.