Устройство для измерения истинной теплоемкости и теплоты плавления материалов

 

О П И С А Н И Е 327405

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советсккт

Сециалистическиа

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹вЂ”

Зая влеио 14.V.1970 (№ 1439975/18 10) М.Кл. б 01п 25 20 с присоединением заявки №вЂ” йомитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 26.1.1972. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 13.1V.1972

УД:К 536.631 (088.8) Е. С. Платунаа, В. B. Курении и И. Ф. Шубин!

Авторы изобретеиия

Заявитель

Ленинградский институт точной механики и оптики

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИСТИННОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ

И ТЕПЛОТЫ ПЛАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение огносится к области теплофиэического приборостроения и при меняеzcя для исследования температурной зависимости исти н ной теплоем кости,и теплоты плавления материалов в диапазоне температур от — 150 до 400 С.

Известны устройс;гва для измерения истинной теплоемкости,и теплоты плавления мате,риалов, содержацвие тепломер с нагревателем и дат гики тем пературы.

Однако такие усвройства имеют .ряд недостатков, в частности, плохое выравнивание температурного поля на наружной и;внутренней поверхностях диатерм|ической оболочк|и, а в связи с этаким возможна,нестабильность радуирснвки диаметрической оболочии. Тепломер в виде диатермической оболочки из керамики с термостолбиконм сложен в изготовлении.

Устройство не приспособлено для работы в области оврицательных температур.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что .в .нем нагреватель выполнен бз,виде спирали в каналах металлического основания, la цилиндринчеоком углубления которого установлен через теллоизоляционные ,прокладки тепломер, вы полнеиный в виде металлического стакана, при этом между. стенками основания и,стакана, на которых смонтированы датчики температуры, образован воздушный зазор, служащий рабочим слоем тепло,ме,ра.

Это .позволяет повыаить надежность я точностьь измерений.

5 На чертеже показано описываемое устройство, состоящее из объемной теплопзоляционной оболочки и металлического ядра. Металлическое ядро состоит пз нагревательного блока 1, основания 2, внутреннего 8 и наруж10 ного 4 колпаков и экрана 5. Внутри кожуха калориметра ядро крепится на шести металлических стойках 6, 7. В нагревательном блоке 1 размещены спирали электрического на превателя и систенмы охлаждения

15 ядра. Система охлаждения состоит из двух частей: замкнутой 8:и открытой 9. Первая из

ННх иопользуется IlpiH охлаждении ядра водой, а,вторая — жидким азотом. жидкий азот сначала,прогоняется по замкнутой системе кана20 лов.в блоке 1, а затем пары.и,неиспарившаяся часть азота выбрасываются непосредственно внутрь колпака 8, значительно ускоряя процесс охлаждения и выравнивания температурного,поля ядра. Па|ры азота выходят .из

25 ядра через отверстие 10 в охранном колпаке:и теплоизоляционной оболочке.

Нагревательный блок 1 и основание 2 стянуты винтами. Для улучшетвия теплового контакта соприкасающиеся поверхности тщатель30 но притерты. С целью уменьшения утечек жид327405

I(ОГО Язота HB icTbIKB блОKB и oснования запрессовяны втулки 11. В основании 2 имеется углубление, в которое помещен стàка нч1ик 12

c,припаянной к нему, иглой И. Поверхности углу1блевия 1И стаканчика поли1руют. Для уменьшения тепловой связ и между .стаканчиком .и основанием, а также для .обеспечения герметичности тепломера проложены слюдяные шайбы 14, которые гцснтр ируют С1таканчик внутри углубления. Основную роль в геплооб- 10 мене указанных деталей играет проводимость воздуха, ITo обеспеки1ваеf высокую стабильно сть п рОВОди м 0 сти Ilp 0c;I O II Kkl. 3 я ж и м И с основанием сопряжены по скользящей гпо адкс и укреплены тремя ви1нтами 1б . Детали ядра изготовлены,из материала с высокой теплоп1зоводностью. Основание, Hя ругкный .и внутренний кол паки:изтoToâëåíbl из сплава Д1б. Для усрранения задиров при перемеще нии деталей из однародного и вязкого матерна 73 применены разделяющие кольца 17, 18 из стали

1XI18H9T. Поля допусков на .изготовление сопрягасмых деталей и зазоры рассчитаны с учетом температурных деформаций,во всем,рабочем дияпязопе Tpмпергlтур. Стя lblloc Ko;lbцо 18 штифгуется .к на1ружному стакану, а кольцо 17 плотно, посажено 1в основание. Для температурных измерений в С-калоръмстре ис>пользуют термопары из нихрома и кон стантяна диаметроч 0,2 лм. Монтаж термопар,посгоянный. Места заделки термопар С и В показаны 1на чертеже крестиками. 1срмопары в двухканальных фа1рфоровы.(трубочках диаметром

1 мм размещены одна в .Иглс Ol BKBI«1>IKB, другая — в основан ни на од.нося уpoiHHc.

g5

Термопары гизолированы внутри Tеплозащ11тпой оболочки фарфоровыми бусами и подве kCHbl K вы водной К0103КС в iHижнсм K01 113 KÑ после которой они ведутся в,полихлорвинило.Bblx трубках. К электроизмеритсльной схемс термопары подключены через блок холодных опаев. За блоком холодных,спаев монтан всдется медным многожильным проводом.

В опытс измеряют вречснной перепад гпя тепломегре, т. с..временное запаздывание термопары С стаканч1ика относительно термопары В блока.

Истинную теплоемкость образца расc>IHTHIна гот .по фор м уле: — 1

С(/) = — (К;. {t) -т,. (1) — С, (/) ), (1)

771 где: m — масса образца, кгг К,. (t) и С, (t)— константы пр ибора, определяемые,из градуировочных 01пытов; T, (t) — временной перепад 55 на,тепломере, сег(.

При 1101следовании теплоты,плавления на

С-калориметре температура стакана и перепад на тепломере запггсываются автоматическим электранныч потенпиомет ром типа

ЭПП-09. В зоне плавления кр1ивая (т) пе рекада на тепломере .имеет,пик, площадь которого количеспвенно может быть связана .с теплотой фазового пере ода. По измеренной площади S пика и коэффициенту теплопередачи тепломера К, (t) рассгиты вают теплоту плавления по формуле:

М К1 (t) К7 (i) S

17 7г (2) где:,И вЂ” масштаб записи псрепада .на тепло.1гв мтерс на лен;те, .ИМ

Предмет изоб рстени я

Устройство для измерения псти1нной теплоемко ти и теплоты плавления магериалов, содержащее тепломер,с нагревателем и датчики температуры, от,гичпгощееся тем, что, с целью повышения .надежности и точности .измерения, в нем нагреватель выполнен в виде спирали в каналах металличсского основа ния, в цилиндрическом углублении которого установлен через теплоизоляционные,прокладки тепломер, выполненный в в1иде металлического стакана, п1ри этом между стенками основан ия и стакана, на которых счонтированы датчики температуры, образован воздушный зазор, служащий рабочим .слоем тепломеря. град.

Кг (t) — чувствительность тер м оп ар ы, яв

V — -êîðîñòü п,родвижения,ленты потец.1глг циометр а сек

S — площадь пика, мм .

Тсплоиззляцпонная оболочка выполнена H в11де двух разъемных колпаков 19, 20, охлаждасмь1х водой Ilo змеевикам 21, 22, .припаянным изнутри.

Описанное устройство работает следукицим образом. Капсулу,с .исследуемым образцом материалом),помещают в стаканчик, надев lloT,внутренний, наружный колпаки и калоримстр закрьпвают. Включают наг1реватель, и ядро калориметра вместе с образцом монотонно нагреваются. При этом по термопя ре В основания следят .за .уровнем температуры и замерягот запаздывание термопары стаканчика относительно тврмопары основания. РЯ1счет истинной теплоемкости и теплоты плавления пр с водят .по фор мул а м (1), (2) .

327405

Co;t.àâ÷Tåëü И. И. Дубсон. Редактор С. Хейфиц Тскред F. Борисова Корректоры О. Зайцева и Л. Царькова

Заказ 939 И.зд. Ме 426 Тираж 448 Подлинное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете .Чинсистроз СССР

Москва, Ж-35, Раз шская наб., д. 4, 5 .Областная твпопрафия Костромского управления llo печати