Термоиндикаторный состав Советский патент 1981 года по МПК C09D5/26 G01K11/18 

(54) ТЕРМОИНдаКАТОРНЫЙ СОСТАВ

Изобретение относится к термометрии и Ivioжет быть использовано для измерения температуры в локализованном пространстве объема, например в теплотехнике. Известен состав термонндикатора плавления, включающий полибутнлметакрнлат, термочувствительное вещество, органический растворитель и полифеннлметилсилоксан. Термочувствительное вещество выбнрают нз класса сол&л неорганических кислот. Все компоненты смешивают в указанном соотношении и наносят на объект тонким слоем. Высущенный спсм инду101рует температуру по оптическому изменению в слое fH. Недостатком этого состава является нево можность получать распределение температуры в объеме, например, в процессах конвектдаиого тепломассообмена или тенлопередаод. Наиболее близким по технической суиоюстя и достигаемому результату к предлагаемому является термоиндикаторный состав, включающий термочувствительное вещество и воду (2J. Однако примененне известного состава дпя термоиндикации в объеме вообще невозможно. так как он не прозрачен и увидеть изменение окраски на гпубиие более 1 см невозможно. Кроме того, для того, чтобы применить этот материал для внзуатзации в объеме, объем необходимо затмпшть им в оптически однородном состоянии, что затрудннтельно. Цель нзобретения - выявление изотермических слоев в объеме в интервале температур lO-IOOC. Поставленная цель достигается тем, что термоиндикаторный состав, включающий термоувствительное вещестао и воду, содержит в качестве термочувствительного вещества оксиэтклировашоле прсжзводные общей формулы R-(OCHjCHj)mOR, 5-20., С„Н,„«-; СО ; ри , R -Н; -СНз или их смюсь. при следующем cooтнcш eнии омпонентов, вес.%: Термочувствительное вещество0,5-5,0 ВодасОстальное Термоиндикаторный состав может дополнительно содержать агар-агар и/или желатин в количестве 0,5-5,0 вес.% и регулятор температ ры, выбранный из группы, включающей NaCI, N82804. КВг в количестве 0,6-10,0 вес.%. Измерение объемного распределения темпер туры производатся следующим образом. В качестве термоиндикаторного состава при менен раствор или гель, прозрачный и бесцветнь1Й до критической температур и молочнобелого цвета выше критической. Если этот состав поместить в исследуемый объем, в котором необходимо визуализировать поверхностные изотермы, то раствор, принимая температу ру в соответствии с ее объемным распределением, в местах выше критической будет непрозрачный белый, а в местах ниже критической - прозрачный. Наблюдая за прозрачностью в каждой точке объема, однозначно определяют изотермические поверхности. Основные свойства, которые должны быть присущи термоиндикаторам для визуализации поверхностных изотерм в объеме - это высока прозрачность и бесцветность при одних температурах и появление цвета при других, причем это свойство должно проявляться в объеме состава. Так как наблюдение температурного рельефа в объеме всегда должно осуществляться через прозрачный термоиндикаторный состав то используют состав, прозрачный при низких температурах и окращенный при высокой температуре. Этот состав предпочтительнее использовать в тех случаях, когда температура в середине объема выще, чем на периферии. Кроме того, состав обладает рядом спещфических свойств в зависимости от конкретны условий визуализации Так, например, для визу лизации изотермических поверхностей в объеме при тепломассообмене, состав должеть быть текучим, позтому его применяют в виде раствора, и наоборот, при визуализации температурного рельефа при -теплопередаче состав не должен быть текучим и его применяют в виде геля. Добавляя агар-агар и/или желатин. Для предлагаемых составов применяют желатин марки фото и агар-агар для биологических целей, дополнительно очищенный с активирован ным углем. Регулятор температуры вводят в состав с целью удобства его применения. Индивидуаль4ные оксизтилированные производные имеют очень четкие и для каждого производного конкретные температуры помутнения. Для приготовления состава с заданной температурой реагйрования не всегда имеются необходимые оксизтилированные производные. Поэтому почти всегда температуру реагирования состава необходимо подгонять. Регулировку температуры реагирования можно достичь двумя путями: во-первых, путем применения регулятора температуры, во-вторых, применяя смеси оксиэтилированных производных. Состав готовят следующим образом. 1.В виде раствора. 300 мл состава, включающего 4,5 мл С (OCH2CH) и 295,5 мл воды, заливают в стеклянный стакан и греют на электроплитке. На протяжении всего времени нагрева наблюдают за раствором. При этом пока весь объем стакана не примет температуру 52+0,5°С, видно, где и в какой момент времени раствор прогрелся до 52°С, как происходит естественное переме1Ш)вание раствора и контрастно фиксируются зоны с температурой выше и ниже 52° С. Процесс нагрева можно фотографировать. Аналогично можно наблюдать за процессом охлаждения, если раствор был прогрет выше 52°С. 2.В виде геля. В стеклянную кювету из прозрачного стекла размером 30x20x10 см заливают горячий состав, включающий 5 мл CgH pCglb(OCH СН) ОН, 25 г агар-агара и 470 мл воды, охлаждают до комнатной температуры и получают прозрачный гель с толщиной слоя около 8,5 см. Кювету с гелем помещают в камеру СЕЧ печи типа Электроника, включают печь при отключенном смесителе СВЧ поля и после прогрева в течение экспериментально выбранного времени кювету вынимают и устанавливают на черный фон, фотографируют температурный рельеф с изотермической поверхностью в 38,5+0,2° С. Температур ный рельеф соответствует объемному распределению СВЧ поля в камере печи. Поскольку на свойства термоиндикаторного состава влияют качество вода, ее солевой состав и органические загрязнения, то необходимо применять дистиллированную воду и неорганические соли (регуляторы температуры) квалификации iie ниже химических чистых. Примеры конкретного вь полнения термоиндикаторного состава представлены в таблице. Таким образом, предлагаемый состав дает55 возможность измерять и визуализировать не только изотермы на поверхности, но и изотермические поверхности в объеме в процессах теплопередачи и теплопроводности. Это может Р Разработке и натурных испытаниях различной нагревательной аппаратуры оборудования. Состав можно многократно применять, что имеет большие преимущества при массовом контроле изделий в дефектоскотии.

7

о р м у л а изо

р е т е н и я

R-(OCH,jCHj)OR , где tp S-2e,

й с„Н2П41-;с Н2 /:о-| ,

при п « 9-18, R -Н ; -СНз

или их смесь при следующем соотношении компонентов, вес.%:

8

Термочувствительное вещество0,5-5,0

ВодаОстальное

. 3. Состав по п. 1,отличающийс я тем, что он дополнительно содержит регулятор температуры, выбранный из группы, включающей NaCI, , КВг в количестве 0,6-10,0 вес.%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 531835, кл. С 09 D 5/26, 1974 (прототип).