Калориметр для тепловой и температурной

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства ¹

Кл. 42i, 16!01

Заявлено 09.VI.1969 (¹ 1335516/18-10) с присоединением заявки №

МПК 6 01k 1I9i00

УДК 536.629.7 (088.8) Приоритет

Опубликовано 14.Х.1970. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 11.1.1971

Конитет по делан изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В. Г. Карпенко, О. А. Геращенко и Ю. М, Чимисов

Институт технической теплофизики АН Украинской Ст.Р

Заявитель

КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ И ТЕМПЕРАТУРНОЙ

ГРАДУИРОВКИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

ТЕПЛОВО ГО ПОТОКА

Изобретение относится к области те пловых из мер аний.

Известны калориметры для тепловой и температурной градуировки термоэлект рических датчиков теплового потока, содержащие рабочий и ком|пенсационный приемники тепловой энергии, размещенные в теплопроводном корпусе, и термоэлектрические батареи.

В режиме ком1пенсации оба калориметрических .приемника должны оыть строго одинаковыми как по инерционности, так и по чувствительности.

Чувствительность термобатарей к тепловому потоку легко можно изменять с помощью подгопочных шунтирующих электросопротивлений. Что касается инерционности приемников, то опыт показывает, что сделать оба калориметрических приемника с идеально одинаковыми те плоемкостями и термическими сопротивлениями черезвычайно трудно.

К роме того, погрешность градуировки 1возникает за счет искажечия,поля те плового потока при подводе энергии к нагревателю калориметрическаго приемника в сравнении с подводом через градуируемый датчик.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, ITO в нем приемники тепловой энергии, в 1верхней части каждого из кото рых предусмот рен тепловой дроссель в виде осесимметричного пережима, снабжены регулируемыми тепловыми шунтами и размс1цены симметрично в корпусе, выполненном в виде концентрических Ооолочек, разделснных коаксиально расположенными отверстиями.

Такое выполнение устройства повышает точность градуировки.

На чертеже представлена схема,п редлагаемого калориметра, состоящего пз двух регулируемых источ ников 1 и 2 тепловой энсргп11, 10 градуируемого термоэлектрического датчика

8, компенсационного датчика 4, двух калориметрических приемников 5 и б тепловой энергии со встроенными внутренними нагpeBBTcлями 7 и 8, чувствительными термоэлсктри15 ческими батареями 9 и 10 и рсгулируемымн тепловыми шунтами 11 и 12. Приемнш<п симметрично раз мещены в цилиндрическом многoooo;loчном корпусе 18, снабженном регулируемым нагревателем 14 и системой охлаждс20 ния 15.

PaooTa калориметра Основана на сации выравниванием тепловых мощностей, подводимых к калориметрпческим приемникам 5 и б. К первому из них тепловой поток

25 посту пает через градуируемый датчик, а ко второму — от внутреннего нагревателя в самом,п.риемнике.

Часть тепловой мощности от источника 1 проходит градуируемый датчик 4, калоримст30 ричеакий прием пик 5, термоэлектрическую ба284363 тарею 9 и,рассеивается в,корпусе устройства, обусловливая появление определенной термоэ.д.с. в батарее 9. В свою очередь тепловая мощность от нагревателя 8 проходит кало риметрический приемник б и термобатарею 10, генерируя в ней некоторую термо-э.д.с.. Источник 2 при этом работает в режиме адиабатической оболочки верхней поверхности калоримевричеокого приемника б.

В качестве чувствительного элемента, управляющего с .помощью терморегулятора режимом нагрева источника 2, используется термоэлектрический датчик 8, играющий роль нуль-индикатора.

Конструктивно калориметрические п риемнпки 5иб и термоэлектрические батареи9и10 выполнены одинаковыми, и в идеальном случае обе системы по своим теплофизическим и термоэлектрическим свойствам идентичны.

Таким об разохг, равенство электрических сигналов (термо-э.д. с.) батарей 9 и 10 свидетельствует о равенстве тепловых мощностей, поступающих в каждый из калориметрических приемников. Термобатареи 9 и 10 через чувствительный нуль-гальванометр включены навст речу друг другу.

При равновесии системы, а именно при нулевом отклонении зайчика гальванометр а, тепловую мощность, подводимую через градуируемый датчик к приемнику 5, отождествляют с мощностью, поступающей к приемнику б от нагревателя 8.

B предлагаемом устройстве калориметрические п рие мники 5 и б выполнены, полыми из высокотеплопроводного материала (медь, серебро), а в качестве термоэлектрических батарей 9 и 10 п рименены тонкие (толщиной до

1 лл) термоэлектрические датчики с о носительно низким термическим сопротивлением и высокой плотностью укладки термоэлементов (до 2000 шт. на квадратный сл), что позволяет при небольшой инерционности калориметра получить высокую его чувствительность .к тепловому потоку.

Для того чтобы совпадали физические свойства, оп!ределяющие тепловую инерцию приемн иков, используются регулируемые тепловые шунты 11 и 12. Последние вы пол иены в виде набора, винтов, вкручиваемых в .резьбовые отверстия между телом приемника и корпусом калориметра. Ввинчивая и вывинчивая винты, удается уменьшить или увеличить те рмическое сопротивление между приемниками и,корпусом устройства.

Зо

Таким образом, тепловые шунты позволяют регулировать и, в частности, с большой точностью уравнивать течгловуго инерционность калоримет ричеоких приемников. Это значительно упрощает, проблему стабилизации экспериментального нуля. При этом отпадает необходимость добиваться строгой изотермичности корпуса калориметра. Достаточно того, чтобы в каждый момент времени на контактирующей с термобатареямп 9 и 10 оболочке корпуса было одно и то же распределение тем иератур, а сама техгпература с течснием времени может изменяться.

Идентичное распределение тем ператур 30круг калориметрических приемников достигается благодаря специальной конструкции корпуса калориметра, выаолненного в виде концентрических оболочек, образуемых коаксиально расположенными сверлениями. Чеуедующиеся слои сплошного металла и слои со сверлениями выравнивают внешние тепловые возмущения.

Таким образом, удается скомпенсировать динамические ошибки измерения тепловых потоков, возникающие за счет колебания температуры окружающей среды,,корпуса устройства и другие.

С целью исключения погрешностей, возникающих за счет искажения поля те плового потока .при подводе энергии к внутреннему нагревателю кало риметрического приемника .в сравнении с таковыми,при подводе энергии через г радуируемый датчик, .в верхней части приемника предусмотрен специальный «тепловой дроссель» в виде осесимметричцого персжима.

Предмет изобретения

Кало!риметр для тепловой и температурной градуировки термоэлектрических датчиков теплового потока, содержащий рабочий и компенсационный приемники тепловой энергии и теплопроводный корпус, от.гггчаюгггиггся тем, что, с целью повышения точности градуировки, в нем .приемники тепловой энертии, в верхней части каждого из которых предусмотрен тепловой дросс ель в виде осесимметричцого пережима, снабжены регулируемыми тепловыми шунтами и размещены симметрично в корпусе, вы полнен ном;в виде концентрических оболочек, разделенных коаксиально расположенными отверстиями.

284363

-/4

14

А -А

Составитель В, С. Агапова

Редактор В. 3. Хейфиц Техред T. П. Курилко Корректор Е. Н. Миронова

Заказ 3737,2 Тираж 480 Подппспое

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Миппстров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2