Устройство для определения температуры фазового перехода в пленке раствора Советский патент 1979 года по МПК G01N25/04 

1

Изобретение относится к области исследования теплофизических свойств растворов, конкретнее к изучению явлений фазового перехода в пленках растворов.

Известно устройство для изучения фазового перехода в пленке, которую помещают на хорошо теплопроводящую металлическую поверхность 1.

Ближайшим техническим решением является устройство, содержаш,ее измерительную камеру, которая окружена термоизоляцией. Внутрь камеры введен металлический стержень (теплопровод). Та часть стержня, которая находится вне камеры, соединена с регулируемым источником тепла. Измеритель зоны выпадения кристаллов на стержне позволяет определить температуру, при которой начинается фазовый переход в растворе. В процессе работы раствор непрерывно подается в камеру, стержень охлаждается до кристаллов. С помощью источника тепла создается градиент температуры вдоль стержня. Температура фазового перехода измеряется косвенным путем по высоте, которую занимает зона выпадения кристаллов. Предварительная тарировка позволяет определить искомую температуру по измеренной высоте зоны кристаллизации.

Однако при создании потока раствора в виде пленки на стержне возникают трздности в обеспечении заданной толшины пленки. Кроме того, зазоры между пленкой

и стенками существенно влияют на формирование температурного поля стержня. Тарировка позволяет воспроизвести эти условия весьма приближенно, тем самым снижается точность определения температуры

фазового перехода. Опыты, связанные с протоком раствора через измерительную камерЗ, требуют сравнительно большого количества исследуемого вещества.

Целью изобретения является звеличение

точности определения температуры фазового перехода в пленке, сокращение времени эксперимента и расхода вещества.

Поставленная цель достигается тем, что теплопровод изготовлен нз жидкого металла, в который помещены термодатчик и мешалка.

На чертеже изображено предлагаемое устройство. Оно содержит измерительную камеру 1, окруженную теплоизоляционным

экраном 2, жидкий теплопровод 3, контактирующий с источником 4 тепла и пленкой 5 раствора, датчик 6 температуры и магнитную мешалку, состоящую из ферромагнитного сердечника, помещенного в тефлон

7 (мешалка), постоянный магнит 8 (кольцевой) и двигатель 9 с ведущей шестерней 10.

Работа устройства заключается в том, что заданное количество раствора заливается в камеру, жидкий металл, например ртуть, перемешивается мешалкой, источник тепла создает необходимый темн нагрева (охлаждения) ртути. Зеркальная поверхность ртути позволяет точно фиксировать момент исчезновения последних (появления первых) кристаллов твердой фазы. Соответствуюш,ая температура определяется с помош,ью датчика, которым может быть ртутный термометр, термопара или термометр сопротивления.

Высокая теплопроводность ртути, а также перемешивание обеспечивают высокую равномерность температуры по объему ртути и пленки. Благодаря этому температура может быть зафиксирована непосредственно датчиком.

Для опытов потребуется очень небольшое количество раствора, что особенно суш,ественно для исследования широкого класса растворов, стоимость которых высока или в связи с дорогостояш,им сырьем или с большими технологическими затратами на их изготовление.

В связи с тем, что температура пленки раствора измеряется в новом устройстве с высокой точностью, в опытах можно использовать большие тепловые потоки по сравнению с аналогичными измерениями на прототипе. Это сокраш,ает время экспериментов. Расчеты показывают, что продолжительность одного опыта уменьшается с 20 до 5 мин.

Большим преимуществом устройства является его применимость для изучения фазовых превращений в таких тонких пленках, когда поверхностные свойства существенно влияют на свойства объекта в целом. Например, авторами проведены измерения на модельном устройстве.

В опытах изучались фазовые переходы в концентрированных иодидных комплексных электролитах KJ-HgJ2, при этом установлено, что чем тоньше пленка, тем большие переохлаждения возникают в объекте. В нескольких экспериментах переохлаждение достигало 5-7°К.

.,

Формула изобретения

1.Устройство для определения температуры фазового перехода в пленке раствора, содержащее измерительную камеру с теплоизоляцией, источник тепла и теплопровод, идущий от источника тепла внутрь камеры, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности определения температуры, сокращения времени эксперимента и расхода вещества, в качестве теплопровода применен заполняющий камеру жидкий металл, в который помещены термодатчик и мешалка.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве жидкого металла использована ртуть.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 307323, кл. G 01N 25/04, 23.07.69.

2.Патент Франции, № 1600403, кл. G 01N, 04.09.70.