Существующие калориметры по своему устройству могут быть отнесены к двум основным типам: калориметры с постоянной температурой и калориметры с переменной температурой.
Предлагаемый прибор относится к разряду компенсационных калориметров первого типа.
Работа такого типа калориметров характеризуется тем, что во время опыта температура калориметра не меняется, потому что с получением тепла калориметр отдает точно такое же количество тепла. Получаемое от электрического нагрева тепло может быть точно измерено и тем самым определено и отдаваемое тепло.
Прибор предназначается для определения теплоотдачи с водной поверхности при отрицательных температурах воздуха. Последнее необходимо для решения целого ряда льдотехнических вопросов, в особенности вопросов льдообразования.
Изобретение относится к приборам для определения теплоотдачи с водной поверхности, выполненным в виде обычного наполняемого водою и помещаемого на водной поверхности сосуда, снабженного мешалкой и электрическим нагревателем.
В предлагаемом приборе для улучшения циркуляции воды в сосуде под действием мешалки установлено окружающее мешалку струенаправляющее кольцо. Для определения количества испарившейся в сосуде воды к дну последнего прикреплен измерительный резервуар, сообщающийся трубками с сосудом и с воздушным насосом, служащим для переливания воды из резервуара в сосуд.
На схематическом чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез прибора для определения теплоотдачи с водной поверхности и фиг. 2 - вид бюретки сбоку.
Прибор для определения теплоотдачи с водной поверхности выполнен в виде изотермического сосуда 1 обтекаемой внутри формы, с которым кронштейнами 3 наглухо связан измерительный резервуар 2 цилиндрической формы с конусообразным дном 4.
В крышке 24 резервуара имеются два отверстия 23 и 7. Через отверстие 23, расположенное в центре крышки 24, проходит трубка 5, доходящая почти до дна резервуара и соединяющая сосуд 1 с измерительным резервуаром 2. В отверстие 7 вставлена трубка 28, на которую надевается гибкий шланг 15, соединяющий резервуар 2 с воздушным насосом 16. Около конца шланга 15 имеется кран 17 для выпуска из резервуара воздуха. В центре сосуда 1 помещена мешалка 12 пропеллерного типа, приводимая в движение путем вращения каким-либо двигателем шкива 14, наглухо скрепленного с осью 22, проходящей сквозь водонепроницаемый подшипник 13. В сосуде 1 на стойках 25 установлено окружающее мешалку 12 струенаправляющее кольцо 9. К последнему прикреплены электрические нагреватели 10. В имеющееся в стенке сосуда отверстие вставлена термобатарея 11. Проводники от термобатареи и электрических нагревателей выведены для удобства обращения к зажимам 21. Конец трубки 5, входящий с сосуд 1, закрывается пробкой 6, насаженной на стержень с кольцом 8. Весь прибор укрепляется на пловучей деревянной раме 18 помощью тяг 20 и подъемных винтов 19, так чтобы верхний бортик 26 сосуда 1 принял горизонтальное положение.
Установив прибор вместе с рамой в полынье, наполняют измерительный резервуар 2 водой через трубку 5, предварительно вынув новую пробку 6. Для облегчения входа воды в измерительный резервуар, находящийся в нем воздух выпускается через кран 17. Измерительный резервуар наполняется до поднятия воды в трубке 5 вровень с дном сосуда 1; после этого, закрыв кран 17, накачивают в измерительный резервуар 2 насосом 16 воздух, который по шлангу 15 и трубке 28 поступает в верхнюю часть резервуара и начинает вытеснять из него воду. Последняя, под давлением воздуха, входит в трубку 5 и постепенно заполняет сосуд 1. При достижении уровнем воды в резервуаре 1 нижнего конца 27 трубки 5, в последнюю начнет попадать воздух и дальнейшее движение воды прекратится. Таким образом будет достигнуто, что в сосуде 1 в начале наблюдения будет находиться вполне определенный объем воды. После наполнения сосуда 1 водою отверстие трубки 5 закрывается пробкой. Как только вода, находящаяся в сосуде 1, начнет охлаждаться и примет температуру, отличную от температуры окружающей воды, термобатарея 11 начнет действовать, вследствие чего стрелка гальванометра, включенного в цепь, отклонится от своего первоначального положения. Подводя некоторое количество электроэнергии к нагревателям 10, можно все время поддерживать в сосуде 1 температуру, равную температуре окружающей воды. О равенстве температур воды в сосуде 1 и в окружающей его среде можно будет судить по отсутствию отклонений стрелки гальванометра, включенного в цепь термобатареи. По количеству затраченной на нагревание электроэнергии можно судить о количестве тепла, отдаваемого водой сосуда 1 с единицы поверхности в окружающий воздух, причем
где Q - количество тепла, отданного калориметром с единицы поверхности в единицу времени, q, - количество тепла, полученное от электрических нагревателей, определяемое по количеству затраченной электроэнергии,λ - количество тепла, израсходованное прибором на испарение, F - площадь сосуда и t - время проведения опыта. Для определения величины λ необходимо знать количество испарившейся воды из калориметра. Последнее определяется следующим способом. Открыв кран 17, вынимают пробку 6, вследствие чего вода из сосуда 1 по трубке 5 перейдет в измерительный резервуар 2 и установится в трубке на каком-то уровне. Доливая постепенно в сосуд 1 воду, можно уровень последней поднять до исходного положения, т.е. до уровня дна сосуда 1. Количество долитой воды будет соответствовать количеству испарившейся. Для определения количества долитой воды служит бюретка, изображенная на фиг. 2. Бюретка состоит из стеклянной трубки 28 с нанесенными на ней делениями. Нижний конец 30 трубки сильно суживается, чем достигается незначительная скорость вытекания воды, а в верхнем конце бюретки устроен кран 29. Пользуясь этим краном 29, можно из бюретки выпустить некоторый объем воды, который может быть определен, как разность отсчетов уровней по шкале бюретки произведенных до открытия и после закрытия крана.
Прибор для определения теплоотдачи с водной поверхности, выполненный в виде наполняемого водой и помещаемого на водной поверхности сосуда, снабженного мешалкой и электрическим нагревателем, отличающийся применением установленного в сосуде 1 окружающего мешалку 12 струенаправляющего кольца 9.
2. Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью измерения количества испарившейся из сосуда 1 воды, к дну его прикреплен измерительный резервуар 2, сообщающийся при помощи закрываемой пробкой трубки 5 с сосудом 1 и при помощи трубки 28 через кран 17 с насосом 16, служащим для переливания воды из резервуара 2 в сосуд 1.
