Устройство для определения теплоемкости и температуропроводности жидкостей и порошкообразных материалов Советский патент 1975 года по МПК G01N25/18 

Работает устройство следующим образом. В термостате, в котором размещается калориметр, устанавливается требуемая температура исследования. Затем одиовремеино двумя иагревателями калориметра иодается тег;ловой и.миульс, длительность н мощность которого измеряется ириборами. После иодачи импульса с иомощыо темиературного датчика измеряется максимум прираи еиия температуры в центре цилиндра и время (определяется на диаграмм самонисца), за которое в центре цилиндра температура достигает величины, равиой половине максимальной. Теплоемкость и температуропроводность исследуемого вещества рассчитываются по выведенным для иредложенного устройства формулам: (и7,-|-й7,)то-ЛДП,„, . ,,,, а 0,0115 - удельная теплоемкость н температуропроводность исследуемого вещества; мощность первого и второго нагревателя соответственно; - время работы нагревателя; постояпная калориметра; масса исследуемого вещества; т - л т максимум приращения темнераiJ мяктуры;время, за которое температура в центре цилиидра достигает величины, равной иоловине максимальиой;внутренний радиус цили 1дрнческого сосуда. Для правильиой эксплуатации устройства необходимо, чтобы продолжительность теплового импульса была бы много меньше (как минимум на порядок) времени, за которое теыиература в центре калориметра достигает своего максимального значения. При расчете параметров калориметра это условие позволило описать распределение температуры по калориметру в момепт выключения нагревателей суперпозицией двух дельта-функц 1Й Дирака: 47 (--.) Я + / (/) г, + S (г-г,) гдег - текущий радиус; /() калориметтемпературное поле ра; температура окружающей среды дельта-функция Дирака; АТ|,Д72 - усредненные адиабатические приращения температуры калориметра за счет первого и второго нагревателя соответственно: t - /- тС Расчет калориметра ироводился в два этапа. Виачале с целью оиределения основных параметров калориметра, таких как мощиость и радиусы цилиидрических нагревателей, реИ1алась задача на остывание бесконечного ци,111ндра радиусом R с иачальиым распределением темиературы (3) и при отсутствии теплонотерь с внещией поверхностн. Ч Слеииое рещенне этой задачи дало следуюние значения относительиой мощности иервого и второго иагревателей соответственно с . 0,305, 02 0,695 и отнощения диаметров иагревателей к внутреннему диаметру цилиндрического сосуда калориметра 0,345 и 0,788. На втором этапе расчета исследовалось температуриое иоле калориметра после подачи теплового импульса при максимальиы.х теплопотерях на внещней новерхности (температура стенок цилиидрического сосуда иостоянна и равиа температуре окружающей среды), иричем иараметры калориметра удовлетворяли найден-ным соотнощениям. Для этого решалась задача первого рода на остываиие бескоиечиого цилиидра радиусом R при иачальИОМ )СЛОВИИ (3) . Исиользуя тот факт, что температуриое поле калориметра есть функция только от безлг-размерного числа Фурье го „.,, а не от времени или температуропроводности вещества, и что в центре цилиндра при /-о 0,0115 температура достигает величины, равиой иоловине максимальиой, можио при экспериментальиом измерении т г, определить температуропроводность исследуемого вещества по формуле (2). Предмет изобретения Устройство для оиределения теплоемкости п темнературоироводиости нсидкостей и порощкообразных материалов, состоящее из цилиндрического калориметра, температурного датчика, аппаратуры термостатирования, импульсиого ввода тепла и его измерения, блока измерения и автоматической записи температуры, отличающееся тем, что, с целью упрогцения конструкции, обеспечения удобства в эксплуатации и расщирения диапазоиа температуры исследоваиия, калориметр выполпеи с коаксиальиыми цилиндрическими нагревателями, причем отиощения диаметров нагревателей к внутреннему диаметру Цилиндрического сосуда калориметра равны 0,345±0,005 и 0,788 ±0,005.