Калориметр Советский патент 1981 года по МПК G01K17/00 

(54) КАЛОРИМЕТР

1

Изобретение относится к измерению теплот, выделяющихся при быстропротекгиощих процессах, таких как горение, растворение и др.

Известен калориметр типа Кальве, интегрирующий тепловой поток 1.

Основным недостатком такого калориметра ящпяется большая трудоемкость и длительность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является калориметр, содержащий калориметрическую бомбу, центргипьный блок, терморегулятор и измерительную термобатарею. В этом калориметре тепло, выделившееся в бомбе, входит в массивный металлический блок через термобатарею, которая равномерно окружает бомбу. Сигнал термо-ЭДС, пропорциональный тепловому потоку, от бомбы поступает на интегратор, показания которого пропорциональны измеряемой т%плоте 12.

Недостатком такохо калор иметра является снижение точности при измерении больших теплот, превышающих 30-50 кДж, когда перегрев калориметрической бомбы превышает величину . Кроме того, перегрев блока

приводит к затягиванию измерений, поскольку приходится ждать, пока блок, остынет до начальной температуры опыта, чтобы начать следующий.

Цель изобретения - расширение диапазона и сокращение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что центральный блок снабжен систеtoмой охлёшдения и датчиком температуры, подключенным ко входу терморегулятора, выход которого через коммутаторы соединен со входом интегратора и системой охлаждения.

15

На внешней поверхности центрального блока выполнены пазы с размещенной в них измерительной термобатареей, поверх которых установлена оболочка, содержащая нагреватель, датчик температуры и систему охлаждения.

На фиг. 1 представлена блок-схема калориметра) на фиг. 2 - эквивалентная схема калориметра с использованием электротегшовых аналогий; на

25 фиг. 3 - кривые, поясняющие ход измерений.

Калориметр (фиг. 1) состоит из калориметрической бомбы 1 с исследуемым веществом, центрального блока 2, 30 измерительной термобатареи 3, оболочки 4, в которой размещены датчики темпер атуры, нагреватель и охладитель, усилителя 5, интегратора б, терморегулятора 7, коммутатора 8 и клапана 9. Калориметр работает следующим об разом. Начальная температура калориметр поддерживается постоянной за счет р боты схемы терморегулятора 7 с датч ком температуры и нагревателем оболочки 4, контакты коммутатора 8 зам нуты, клапан 9 закрыт. При выделении тепла поввниается температура бомбы 1 и центрального блока 2, сигнал с термобатареи 3 по ступает через усилитель 5 на интегр тор б« Повышение температуры центрального блока и оболочки 4 с помощью терморегулятора 7 вызывает открытие клапана 9, что приводит, к охлахсдению оболочки 4. После того как температура блока 2 достигает начальной температуры, терморегулятор 7 закрывает клапан 9 и отключает интегратор 6 коммутатором 8, таким образом заканчивая измерение. Работу кало Ьиметра можно пояснит методом электротепловых аналогий. Калориметр можно представить эквивалентной схемой (фиг. 2), в которой емкость С соответствует теплоем кости Ксшориметрической бомбы, резистор R - эквивалентному тепловому сопротивлению измерительного слоя, источник ЕО - охладителю калориметра, положение I переключателя S соответствует случаю, когда центральный блок сохраняет изотермические условия измерения, положение II случаю, когда калориметр охлаждают. При определении теплоты по -прототи131у определяют площадь под кривой 0 (фиг, 3), которая равна Uo -t/Rc Q,- IWl.)dt -irJe dt-UoC о о При определении теплотыпри охлаж дении калориметра определяют площад под кривой сГ до момента времени, ко да бомба достигнет исходной температуры (температуре бомбы соответствует напряжение на конденсаторе Uc(t)кривая Ь), то есть до момента времени trt (Udt R о® Таким образом, если интегратор включен до времени t, его показания соответствуют искомому теплу. Применение предлагаемого калориметра позволяет расширить диапазон измеряемых теплот от 30 до 400 кДж и сократить вдвое время измерения. Формула изобретения 1.Калориметр, содержащий калориметрическую бомбу, центральный блок, терморегулятор и измерительную термобатарею, подключенную через усилитель к интегратору, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона и сокращения времени измерения, центральный блок снабжен системой охлаждения и датчиком температуры, подключенным ко входу терморегулятора, выход которого через коммутаторы соединен со входом интегратора и системой охлаждения. 2.Калориметр по п. 1, отличающийся тем, что на внешней поверхности центрального блока выполнены пазы с размещенной в них измерительной термобатареей,поверх которых установлена оболочка, содержащая нагреватель, датчик температу- ры и систему охлаждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Олейник Б,Н. Точная калориметрия. М., Стандарты, 1964 2.Гальперин Л.Н. и др. - ЖФХ, 51, 1256, 1977, с. 80-83 (прототип).