Способ определения утечек тепла нагревателя по подводящим проводам Советский патент 1982 года по МПК G01K17/00 

(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УТЕЧЕК ТЕПЛА НАГРЕВАТЕЛЯ ПО ПОДВОДЯЩИМ ПРОВОДАМ

Изобретение относится к области измерения количества тепла, а именно к способу определения утечек тепла нагревателя вызванных теплопроводностью подводящих проводов и может быть использовано для прецизионных измерений теплофизи-ческих параметров.

Известны способы для определения неконтролируемых утечек тепла излучением в подводящих проводах 1,

Недостатком этих способов является то, что они определяют утечки тепла излучением, и при этом не учитываются утечки тепла теплопроводностью и конвенцией в подводящих проводах.

Наиболее близким к п| длагаемому является способ определения утечек тепла нагревателя по подводящим проводам посредством дифференциальной термопары, заключающийся в определении градиента температур в подводящих проводах ивычислении утечек тепла по аналитической зависимости 23.

Недостатком такого способа определения утечек тепла, вызванных теплопроводностью, являетсято, что в зависимость вида

«т

где X 1 оэффициент теплопроводности

провода;

t- расстояние между точками провода, в которых измеряется

10 градиент температуры; S - сечение провода; ЛТ - измеряемый градиент температур,

подставляют расчетные геометрические

15 размеры и .предполагаемый градиент температур в подводящем проводе, что снижает точность определения неконтролируемых утечек тепла.

Цель изобретения - повышение точ20ности измерения Неконтролируемых утечек тепла.

Указанная цель достигается тем, что в способе дополнительно пропускйг3932291

ют электрический ток разной полярности по подводящим проводам нагревателя, измеряют величину тока и напряжения в каждом подводящем проводе на участке между спаями дифференци- 5 альной термопары, а утечку тепла вычисляют по формуле Я Ш1НШШ 11 1 3 ал |и |-ии-П где ., - коэффициент теплопроводнос ти подводящих проводов; Р - коэффициент удельного сопр тивления подводящих про&одов;и - падение напряжения в прдво дящем проводе на участке между спаями дифференциаль ной термопары при положител ной полярности электрического тока; и - падение напряжения в подво дящем проводе на участке M ду спаями дифференциальной термопары при отрицательной полярности электрического . тока; I - электрический ток положительной полярности; электрический ток отрицательной полярности; об - коэффициент термо-ЭДС дифференциальной термопары. На чертеже приведена схема выполнения устройства. Устройство содержит электронагревательный прибор, подводящие провода l- одного сечения,из них 2 и 3 это медные токовые, а 1 и - конста тановь|е потенциальные Подводящие провода 1- с помощью переключателя подводящих проводов 5 подсоединены вольтметру и к схеме подачи питания содержащей переключатель 6 полярноети тока, образцовую катушку сопротивления 7, потенциальные отводы которой подсоединены к вольтметру, источник 8 питания, магазин 9 сопротивления, термопарные провода А, В, С, Д. Способ осуществляется следующим образом. Пропуская электрический ток разной полярности по подводящим проводам электронагревателя при стацис нарном режиме работы прибора, измеряют электрический токи падение напряжения в каждом подводящем проводе Ка участке между спаями дифференциальной термопары и определяют градиент температур в каждом подводящем проводе по формуле

/U-/ С Целью уменьшения погрешностей от неточности измерения геометрических размеров подводящих проводов на участке между спаями дифференциальной термопары отношения S/P выражают через отношение P/R, т„е. с/ я Р/ГМЦ-/ R U-f где R - сопротивление участка подводящего провода, в котором измеряется градиент .температур. Но так как W А Т, то подставляя полученные выражения, получаем формулу н х-р Ilu HuilDrkirn а ОС , Таким образом, использование предлагаемого способа определения утечки тепла позволяет повысить точность определения неконтролируемых утечек тепла в подводящих проводах за счет того, что экспериментально полученные величины - электрический ток и падение напряжения на участке между спаями дифференциальной термопары можно с большой точностью измерить прецизионным вольтметром. Подставляя в полученную.формулу теплопроводности табличные зйа 4ения теплофизических констант и точно измеренные значения электрического тока и падения напряжения на участке между спаями дифференциальной термопары, определяют утечки тепла в каждом подводящем проводе с большой точностью. С помощью источника 8 питания и магазина 9 сопротивления выставляют тепловую мощность электронагревателя калориметра и измеряют методом четырех проводов падения напряжения на подводящих проводах 1- и ток, протекающий по подводящим проводам 2 и 3 через Образцовую катушку 7 сопротивления, которая потенциальными выводами подсоединена к вольтметру. Пропуская электрически, ток разной полярности с помощью переключателя 6 полярности тока, например, по медным подводящим проводам 2 и 3, замеряют падение напряжения на электронагревателе прибора подводящими константановыми проводами и k. Падение напряжения при разной по ярности тока в медном подводящем проводе 2 измеряется дифференциальной термопарой 1, С. Падение напряже ния при разной полярности тока в мед ном подводящем проводе 3 измерения дифференциальной термопарой k, Д. Подставляя полученные значения в фор мулу, находят утечки тепла теплопро водности в медных подводящих проводах 2 и 3. Переключателем 5э пропуская элект рический ток разной полярности с помощью переключателя 6 полярности ток по константановым подводящим проЬодам н k, замеряют падение напряжения медными подводящими проводами 2 и 3« Падение напряжения при разной полярности тока в константановом под водящем проводе 1 измеряется диффере циальной термопарой 2, А. Падение напряжеьмя при разной полярности тока в константановом подво дящем проводе k измеряется дифференциальной термопарой 3 В. Подставляя полученные значения в формулу, находят утечки тепла теплопроводностью в константановых подводящих проводах 1 и t. Суммируя найденные утечки тепла теплопроводностью в каждом подводя щем проводе 1- получают полные утеч ки тепла. Предлагаемый способ определения утечек тепла в подводящих проводах теплопроводностью позволяет повысить точность прецизионных измерений теплофизических параметров с учетом утечек тепла на 3-5%. Формула изобретения Способ определения утечек тепла нагревателя по подводтцим проводам посредством .дифференциальной термопа 9 1 ры, заключающийся в определении градиента температуры в подводящих проводах и вычислении утечек тепла по аналитической зависимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения неконтролируемых утечек тепла,дополнительно пропускают электрический тсж разной полярности по подводящим проводам нагревателя, измеряют ве/мчиИу тока и напряжения в каждом подводящем проводе на участке между спаями дифференциальной термопары, а утечку тепла вычисляют по формуле. ; р lu i-lu-| uithiriJ тТоГ iu hiuгде X коэффициент теплопроводности подводящих проводов; коэффициент удельного сопротивления подводящих проводов; падение напряжения в подводящем проводе на участке между спаями дифференциальной термопары при положительной полярности электрического тока; падение напряжения в подводящем проводе на участке между спаями дифференциальной термопары при отрицательной полярности электрического тока; электрическийток положительной полярности; электрический ток отрицательной полярности; коэффициент термо-ЭДС дифференциальной термопары. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 555296, кл. G 01 К 17/00, 1976. 2. Журнал физической химии, 197, т. kS, V Э. с. 2377-2379 (прототип) .