Калориметр Советский патент 1981 года по МПК G01K17/00 

(54) КАЛОРИМЕТР

1

Изобретение относится к прямой калориметрии и может быть использовано для измерения энергетических эффектов различных явлений, в частности энергетического обмена у биологических объектов.

Известны устройства, позв9ЛЯющие проводить эксперименты по точной калориметрии с учетом теплообмена калориметров с окружающей средой за счет введения соотве тствующих попра- г вок tl.

Однако эти устройства отличаются сложной и громоздкой конструкцией/ и их эксплуатация в связи с этим затруднительна.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является калориметр, содержащий калориметрическую камеру, размещенную в гщиабатической оболочке, систему вентиляции камеры и систему измерений .

Однако и в этом калориметре не удается полностью исключить теплообмен калориметрической камеры с окружающей средой, что приводит к снижению точности из.мерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений и улучшение эксплуатационных характеристик калориметра.

Указанная цель достигается тем, что в калориметре адиабатическая оболочка выполнена в виде вентилируемой полости, соединенной с выбросным воздуховодом и установленным на нем регулятором подачи воздуха, причем

10 внутри вентилируемой полости закреплены пластины из водопроницаемого материала, сообщенные трубопроводом с емкостью, заполненной водой.

На фиг. 1 представлена схема ка15 лориметра; на фиг. 2 - i-d диаграмма влсокного воздуха.

Калориметрическая камера 1 охвачена адиабатической оболочкой 2, образованной стенками 3 и наружными ограж20дениями 4. Внутри камеры 1 помещается исследуемый объект 5 - источник явного и скрытого тепла. Ограждения 4 с внутренней стороны покрыты полыми пластинами 6, выполненными из водо25проницаемого материала, например пористого стекла, МИ-пласта. Внутренние полости пластин 6 при помощи питающих трубопроводов 7 соединены с водной емкостью 8. Температура воды

30 в емкости 8 при помощи терморегулятора 9 и охладителя 10 поддерживается ниже температуры окружа:ощей среды (ниже температуры поступающего в камеру 1 воздуха), Подача воздуха в камеру 1 производится через подающий воздуховод И, а сброс его в ат.мосферу - через воздуховод 12. Подача воздуха в оболочку 2 осуществляется через канал 13, соединенный с воздуховодом 12, а расход его устанавливается вентилем 14. Сброс воздуха из оболочки 2 в атмосферу производится через воздуховод 15. Для обеспечения циркуляции воздуха через камеру 1 и оболочку 2 к воздуховодгцл 12 и 15 подсоединены соответственно побудители 16 и 17 расхода, производительность которых Меняется при помощи вентилей 18 и 19 и контролируется расходомерами 20 и 21, Определение количества выделенного объектом 5 явного тепла производится при помощи сухих измерителей 22 н 23 температуры, установленных на входе в камеру и на выходе из нее и фиксирующих изменение температуры воздуха. Для определения скрытого количества тепла служат мокрые измерители 24 и 25 температуры, показания которых в совокупности с показаниями соответствующих сухих измерителей 22 и 23 температуры позволяют найти изменения влагосодержания циркулирующего через камеру 1 воздуха. Контроль температуры воздуха, покидающего оболочку 2, осуществляется измерителем 26 температуры, установленным в воздуховоде 15. Для тепловлажностной обработки (нагрева и увлажнения или осушения) поступающего в камеру 1 воздуха служит блок 27 воздухоподготовки.

Калориметр работает следующим образом.

Внешний воздух с параметрами 1 , t ,df (точка f) поступает в камеру 1, где воспринимает выделяемое исследуемым объектом 5 явное и скрытое тепло и на выходе из объема 1 принимает параметры t , ,, dg (точка а). В оболочку 2 воздух поступает с парс1метрами точки а, при этом расход его через оболочку устанавливается, ориентируясь на разность показаний термометров 22 и 26 (она должна быть .нулевой), вентилем 14 Лри этом охлажденче воздуха за счет тепломассообмена с пластинами 6, имеющими температуру поверхности t , по абсолютной величине равно изменению температуры (подогреву) воздуха в камере 1 за счет тепломассообмена с объектом 5, т.е. температура ff воздуха, покидающего оболочку 2, равна температуре t наружного воздуха, поступакяаего в камеру 1 .

.1-.

В результате средняя разность температур между оболочкой 2 и камерой 1 равна нулю.

Следовательно, равно нулю и количество тепла Q, проникающего из - камеры 1 через оболочку 2 в окружающую среду.

Таким образом, влияние окружающей среды на теплообмен в камере 1 ис.ключйется, т.е. исключается влияние

Q окружающей среды на разность температур, приобретаемую воздухом в процессе f-a. Воздух, циркулирующий через камеру 1 и оболочку 2, засасывается побудителями 16 и 17 расхода и сбрасывается в атмосферу. В объем

камеры 1 поступает новая порция свежего воздуха (точка f). Цикл повторяется.

Количество явного тепла, выделяемого исследуемым объектом 5, опре0 деляётся по формуле

Qfl «v,. с (t - tp,

где V - расход воздуха, определяемого

расходомером 20, в - удельный вес воздуха;

5 ср теплоемкость воздуха.

Количество скрытого тепла, выделяемого исследуемым объектом 5, определяется по формуле

Q -J V(da - df)r,

Q где г - скрытая теплота преобразования воды.

Для случая,когда в калориметрическую камеру поступает воздух, предварительно прешедший тепловлажност ную обработку в блоке 27 и имеющий

температуру выше температуры окружающей среды ( t), расход его через термостатируюцую оболочку устанавливается таким, чтобы « tfi Для определения количества тепла,

0 выделяемого объектом 5, необходим контроль температуры в двух точках - а (а ) и f (f). Управление нулевым перепадом температур осуществляется при помощи определяемой разности температур в точках f (f ) и b(b) и воздействием ею на подачу воздуха в оболочку 2 Благодаря тому, что измерители температуры 22-26, при помощи которых определяется теплопродукция объекта 5 и поддерживается нулевой перепгш температур на стенках 3 , камеры 5, установлены в движущемся потоке воздуха, качество регулирования устройством возрастает.

. Таким образом, калориметр обеспечивает болыиую точность измерений.-. и обладает лучшими эксплуатационными характеристиками по сравнению с известными.

Формула изобретения

Кс1лориметр, содержащий калориметрическую камеру, размещенную в е1диабатической оболочке, систему венти-i

ляции камеры и систему измерений, отличающийся тем, что, с целью повыиения точности измерений и улучшения эксплуатационных характеристик калориметра, в нем адиабатическая оболочка выполнена в виде вентилируемой полости, соединенной с выбросным воздуховодом и установленным на нем регулятором подачи воздуха, причем внутри вентилируемой полости закреплены пластины из водопроницаемого материала, сообщенные

V S

п

трубопроводом с емкостью, заполненной водой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(прототип).

1 I 3 Ч 10 13 f

/II/

If