КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ И ТЕМПЕРАТУРНОЙ Советский патент 1970 года по МПК G01K19/00 

Изобретение относится к области тепловых измерений.

Известны калориметры для тепловой и температурной лрадуировки термоэлектрически.х датчиков теплового потока, содержащие рабочий и компенсационный лриемпики тепловой энергии, размещенные в теплопроводном корпусе, и термоэлектрические батареи.

В режиме кОМпеисации оба калориметрических :прием1ника должны ;быть строго одинаковыми как по инерционности, так и но чувствительности.

Чувствительность термобатарей к тенловому потоку легко можно из меиять с иомощью нодгоночиых щунтирующих электросояротивлений. Что касается инерциозпюсти прие мпиков, то оиыт показывает, что сделать оба калори-метрических приемника с идеально одинаковыми теплоемкостями и термическими сопротивлениями чрезвычайно трудно.

KjpoMe того, погрешность градуировки воз 1икает за -счет искажения поля теплового потока при подводе энергии к нагревателю калориметрического (приемпика в сравнении с подводом через градуируемый датчик.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в .нем приемники тепловой энергии, в (верхней части каждого «з которых предусмотрен тепловой дроссель в виде осесимметричного нережима, снабжены регулируемыми тепловыми щуитами и размещены сим;метричпо в корпусе, выполненном в виде концентрических оболочек, разделеиных коаксиально расположенными отверстиями.

Такое выполнение устройства повышает точность градуировки.

На чертеже представлена cxeLMa предлагаемого калориметра, состоящего пз двух регулируемых источников тепловой энергии, градуируемого термоэлектрического датчика 5, комнеисациоиного датчика 4, двух калориметрических приемников 5 и 5 тепловой энергии со встроенными внутренпими нагревателями 7 и 8, чувствительными термоэлектрическими батарея;ми 9 и 10 и регулируемыми тепловыми шунтами 1J и J2. Приемники симметрично раз1мещеиы в цилиндрическом многооболочиом корпусе 13, снабженном регулируемым нагревателем 14 и системой охлаждения 15.

Работа калориметра основана на .колшенсации выравииванием тепловых мощностей, подводимых к калориметрическим приемникам 5 и 6. К первому- из них тепловой поток поступает через градуируемый датчик, а ко второму - от внутреинего нагревателя в самом приемнике.

тарею 9 и рассеивается в .корпусе устройства, обусловливая появление олределеиной термоЭ..Д. с. в батарее 9. В свою очередь тепловая мощность от -нагревателя 8 проходит калориметрический Приемйик 6 и термобатарею 10, генерируя в ней некоторую терМо-э.д.€.. Источник 2 нри этом работает в режиме адиа батической оболочки верхней поверхности калориметричеокого приемника 6.

В качестве чувствительного элемента, управляющего с яомощью терморегулятора режимом нагрева источника 2, используется термоэлек11рический датчик 3, играющий роль нуль-индикатора.

Конструктивно калориметрические приемники 5и и термоэлектрические батареи 5 и/6 Былолиены одинаковыми, и в идеальном случае обе системы чю теллофизическим и тер|моэлектрическ;им свойствам идентичны. Таким образом, равенство электрических сигналов (термо-э.д.С.) батарей 9 и 10 свидетельствует о равенстве тепловых мощностей, поступающих в каждый из калориметрических нрием.ников. Термобатареи 9 и 10 через чувствительный нуль-галвванометр включены навстречу друг другу.

Г1ри равновесии системы, а именно при нулевом отклонении зайчика гальванометра, тепловую мощность, подводимую через градуируемый датчик к приемнику 5, отождествляют с мощностью, постунающей к приемнику 6 от нагревателя 8.

В предлагаемО|М устройстве калориметрические приемники 5 и 6 выполнены нолыми из высокотеплонроводного материала (медь, серебро), а в качестве термоэлектрических батарей 9 и 10 применены тонкие (толщиной до 1 мм) термоэлекиричеокие датчики с относительно низким термическим сопротивлением и высокой плотностью укладки термоэлементов (до 2000 щт. на 1квадратньш см), что позволяет при небольщой инерционности калориметра получить высокую его чувствигельность .к теплово;му потоку.

Для того чтобы совладали физические -свойства, определяющие теплогвую инерцию приемяиков, используются регулируемые тепловые щунты 11 к 12. Последние выполнены в виде набора винтов, вкручиваемых в резьбовые отверстия между телом приемника и корпусом калориметра. Ввинчивая и вывинчивая винты, удается уменьщить или уве-личить термическое сопротивление между приемниками и корпусом устройства.

Таким образо1М, тепловые щунты позволяют регулировать и, в частности, с больщой точностью уравнивать тепловую инерционность калориметрических нриемников. Это значительно упрощает проблему стабилизации экспериментального нуля. При этом отпадает необходимость добиваться строгой изотер.мнчности корпуса калориметра. Достаточно того, чтобы в каждый момент времени на контактирующей с термобатарея:мн 9 и 10 оболочке корпуса было одно и то же распределение температур, а сама температура с времени может изменяться.

Идеитичное распределение температур вокруг калориметрических приемников достигается благодаря специальпой конструкции корпуса калориметра, выполненного в виде концентрических оболочек, образуемых коаксиально расположенными сверлениями. Чередующиеся слои сплошного металла и слои со оверления.ми вырав:нивают телловые возмущения.

Таким образом, удается скомпенсировать динамические ошибки измерения тепловых inoтоков, возникающие за счет колебания температуры окрул ающей среды, корпуса устройства и другие.

С целью исключения погрешностей, возникающих за счет искажения поля теплового

потока при подводе энергии к внутреннему нагревателю калориметрического приемника в сравнении с таковыми при подводе энергии через градуируемый датчик, в верхней части приемника предусмотреп специальный «тепловой дроссель в виде осесимметричпого персжима.

Предмет изобретения

Калориметр для тепловой и температурной градуировки термоэлектрических датчиков теплового потока, содержащий рабочий п компенсационный приемник тепловой энергии и теплопроводный корпус, отличающийся тем, что, с целью повышения точности градуировки, в нем приемники тепловой энергии, в верхней части каждого из которых предусмотрен тепловой дроссель в виде осесимметричпого пережима, снабжены регулируемыми тепловыми щунтами и размещены симметрично в корпусе, выполненном в виде концентрических оболочек, разделенных коаксиально распол ож ен н ьгм и отв ер сти я м и.

/5