УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИСТИННОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ И ТЕПЛОТЫ ПЛАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ Советский патент 1972 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к области теплофизического Приборостроения и 1п.р,И1м.еняе,Т1Ся для исследования температурной зависимости «icти.нной теплоемкости и теплоты пла)вления материалов в диапазоне тем:ператур от-150 до 400°С.

Известны устройства для измерения мстиняой теплоемкости ,и теплоты Плавления мате.риалов, содержащие с нагревателем и дат1гики температуры.

Однако так1ие успройства имеют .ряд недостатков, в частности, плохое вьгравниваяие температуриого поля на наружной и внутренней поверхно стях диатермической :о1болочк1И, а в СВЯЗИ с ЭТИЛ возможна нестабильность градуировки диаметрической оболочк1и. Тепломер в виде диатермической оболочки из керамлки с те.р.мостол|бикО|М сложен в 1И31гото.вле,нии. Устройство не приспособлено для работы в области OTipiHдательных температур.

Предлагаемое устройство отличается от изве/стных тем, что в дем наг1реватель выполнен iB аиде -спирали в каналах металлического основания, iB цилиндрическом углублении которого уста1но,влбн через теллоизоляциоННые лрокл.адйи те1пл о:мер, вы1пол,не.ниый в виде металлического стакана, /при этом между станкам:и основания и стакана, -на которых €монти.р,ованы датчики температуры, образован воздушный зазор, служащий рабочим слоем тепло.мера.

Это .позволяет повьюить надежность и точность из1М1ерений.

На чертеже показано описываемое устройство, состоящее из объемной теплоизоляционной оболочки и металлического ядра. Металлическое ядро состоит из нагревательного блока 1, основания 2, внутреннего 3 и нарулчпого 4 колпаков и экрана 5. Внутри кожуха калориметра ядро крепится на шести металлических стойках 6, 7. В нагревательном блоке / размещены спирали электрического на1Г1реБателя и системы охлаждения

ядра. Система охл-аждення состоит из двух частей: замкнутой 8 и открытой 9. Первая 1из них используется при охлаждении ядра водой, а ;вторая - жидким азотом. Жидкий азот сначала .прогоняется по замкнутой системе к-аналов в блоке /, а зате.м пары и .неиспарившаяся часть азота выбрасываются непосредственно внутрь колпака 3, знач;ительно ускоряя троцесс охлаждения и выравнивания температурного лоля ядра. Пары азота выходят йз

ядра через отверстие 10 в охранном коллаке ;и теплоизоляциовной оболочке.

Нагревательный блок 1 и основание 2 стяйуты Винтами. Для улучшення теплового ко.нтакта соприкасающи-еся паверхности тщателького азота на .стыке бл.О|Ка :и основания за«рассованы втулки У/. В основани.и 2 ймее-тся углубление, в которое пом-ещен стака.нчмк 12 с .цр.йнаяаной к нему «глой 13. Поверхнюсти углублен1ия 1И стака.нчика поЛ:И|руют. Для уменьшения тепловой связи между стаканчиком iH ос,но,ва№ие.м, а та|Кже для обеспечения герметичности тепломера проложены слюдяные шайбы 14, которые .uewTpinpyroT стаканчик внутри углубления. Основную 1роль в теплообмене указан1ных деталей играет проводимость воздуха, что обеопечишает высокую стабильность проводимости Прослойки. 75 с осно.ванием сопряжены ло скользящей люсадкс и укреплены трел1я виитами 16. ДетаЛИ ядра изготовлены ,из материала с высокой теплопроводностью. ОсдоваНие, наружный и внутренний кол|паки :иЗГОтовлены «з сплава Д16. Для усрра нения задиро-в агр.и перемещвнии деталей из однародного и вязкого матер.иала применены разделяющие кольца 17, 18 1из стали 1XI18H9T. Поля допусков на .изготО|Вле.н.ие сопрягаемых деталей и зазоры рассчитаны с -четом темлературйых деформаций во всем рабочем диапазоне температур. Стальное кольцо 18 Щтифгуется .к наружному стакану, а кольцо 17 п.лотно .посажено IB основание. Для температурных измерений В С-калор.и.мегре ислользуют термоларь из нихрома и константана диаме,тро.м 0,2 мм. Монтаж тер-мопар постоянный. Места заделки тер.мопар С и В показаны 1на чертеже крести ками. .пары в дв хка;нальных фарфоровых трубочках диамегро.м 1 мм раз1мещены одна в .игле стаканчика, другая- в основании на одно.м уровне.

Термопары .изол.Ироваиы ,внутр1И теплозащитной оболочки фарфоровы.ми бусами и подведены к ВЫ1ВОДН.ОЙ Колодке в н-ижнем колпачке 19, после которой они ведутся в .полихлор.винило,вых трубках. К электро.измерительной схеме тер;МО11ары Подключены через блок холодиых опае.и. За блоком холодных .спаев монтаж ведется медным многожильным проводом.

В опыте из.меряют вречменной иереиад ла телломсфе, т. е. временное за.паздывание термоп.ары С .Нчика относительно те р-молары В блока.

Исти.нную те(Плоемкость образца рассчитывают ло формуле:

C(t) К.,- (О-т

(1)

(0-Сс (О

где: т - масса образца, кг; /С,- (/) и Q (/) - константы пр1ибора, определяемые .из гра.дуировочных опытов; Тт (/) - време(нной лерелад на тепломере, сек.

При исследова.нйи теплоты лл.авления на С-калориметре температура стакана и нерепад на тепломере записываются авто.матическим элект;ронны.м потенЦ.иометро.м типа ЗПП-09. В зоне ллавленля крив-ая У(т) перепада iHa тепломере ;имеет ,пик, площадь которого количеспвенло может быть связана с теплотой фазового лерехода. По и.зм.еренной ллощади S плка и коэффициенту теплопередачи тепломера Кт (t) рассчитывают теплоту пл авления по формуле:

M-Ki (t)-Kf (/) 5

ДЯ (2.) Vт

где: Л -м а сш т а б

залиси иерапада на телло.не

Мере .на лен;те.

.мм

град.

К( (t) - чувствительность термолары.

.ив

V- скорость (Продвижения

ле нты потенммц иоме трасекS - площадь пика, мм.

Топло.изоляцио.нная оболочка выполнена в ви.де двух разъемных колпаков 19, 20, охлаждае.мых водой по змеевикам 21, 22, .нри1наянным изнутрИ.

Описанное устройство работает следующим образо.м. Калсулу ,с .исследуемы.м образцом (материалом) ломещают в стаканчи к, надевают в«утрел Ний, наружный колпаки и калориметр закрывают. Включают нагреватель, и ядро калориметра вместе с образ цо.м монотонно нагреваются. При это.м по термопаре В оеновавия следят за .уровнем температуры и замеряют запаздывание термопары стаканчика относительно .мопары основания. Расчет истинной тешлоем.кости и телоюты плавления проводят ло формуЛа.м (1), (2).

П р е д м е т .изобретения

Устройство для измерения истииной теллоемко.сти л теплоты ллавления материалов, содержащее те1пломер с нагревателе и датчики тем-перату:ры, отличающееся тем, что, с целью повышевия надежности и точности .измерения, в «ем нагреватель выполнен в 1виде сп1Ирали в канал ах металлического основа1Н,ия, в цилиндричеоком углубле. кото.р.ого установлен через теплоизоляционные .прокладки тапломе р, выполненный в виде металлического стакана, лрл этом .между стенка.ми основания и стакана, на которых емонтировалы да1тчики темлературы, образова.н воздушный зазор, служащий рабочи.м .слоем телло.мера.

2О

2f