Калориметр

Калориметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

IL КАЛОРИМЕТР, содержаишй кгшориметриЧвскнй сосуд, центральный блок с измерительными ячейками, окруженньнии измерителями, тепловых потоков , соединенными с входом усилителя, компаратор, схему автоматики и интегратор , с блоком регистрации, отличаюшийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измеренияпутем овеспечекия оптимального режима теплообмена калориметрического сосуда, в него введены дополнительный компаратор, блок предварительного нагрева калориметрического сосуда с термолреоераэователем в цепи управления, цифроаналоговый преобразователь с источником тока и два сумматора, входы . которых соединены с выходом цифроаналогового , преобразователя, а выхоЛЫ соответственно подключены к первьм-входам Компараторов, вторые входы которых соединены с выходом усклителя и входом интегратора, выход которого.соединен с управляющим входом, цифро-аналогового преобразователя , выходом первого компаратора. .и первым входомсхемд/автомати сА, второй вход которой соединен cf выходом второго компаратора, а выход соедииен с входом интегратора, при этом § термопреобразователь блока предварительного нагрева расположен в центральКом блоке калориметра. / 2.. Кгшориметр по п. 1, о т л ич/ающийся тем, что в цепь обр&тной связи усилител } и в. управляющую цепь источника/тОка включены дошзлиительные термопреобразователи, 1 оторые расположены в центральном /блоке калориметра.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ НЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (И) 3(5В G 01 К 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х ABTORCHOlNY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2.. Калориметр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что в цепь брйтной связи уснлителА н в управляющую цепь источника тока включены цополнительные термопреобразователн, которые расположены. s центральном блоке калориметра.

/ !

Двфвкт Ор(4Гинала

j

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЪЮ (21) 3354777/18-10 (22) 10.08. 81 (46) 15.04.83. Вюл. и 14 (72) Л.И. Гальперин, (0.P. Колесов, Л.Б. Иашкинов и В.С. Вишняков (71) Отделение ордена Ленина института химической физики АН СОСР (5Ý) 536. 08 f088. 8) (56) 1. Патент франция В 1566743, кл. G 01 К 17/00, опубл((к. 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

В 657279, кл. G 01 К 17/00, 1976 (прототип). (54)(57) Ц, КАЛОРИМЕТР, содержащий калориметрн кескнй сосуд, центральный блок с измерительными ячейками, окруженными измерителяыи тепловых потоков, соединенными с входом усилителя, Компаратор, схему автоматики и интегратор.с блоком регистрации, о т-л н ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения путем обеспечения оптимального режима тепяообмена калориметричвского сосуда, в него введены дополнительный комцаратор, блок предварительного нагрева калорииетрического сосуда с термопреобразователвм в цепи управления, цифроаналоговый преобразователь с источником тока н два сумматора, входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходы соответственно подключены. к первыи..входам ховатараторов, вторые входы которых соединены с выходом усилителя и входом интегратора, выход которого. соединен с управляющим входоы цифро-аналогового преобразователя, выхрдом первого комцаратора н первым входои. схеьаю автоматик второй вход которой соединен d вйходои второго компаратора, а выход соединен с входом интегратора, при этом Я термопреобразователь блока предварительного нагрева расположен в центральном блоке калориметра

1012051 теля, выходом первого кол<паратора и первым входом схемы автоматики, второй вход котороя соединен с выходом второго компаратора, а выход соединен с входом интегратора, при этом термопреобразователь блока предварительного нагрева расположен в центральном блоке калориметра.

Кроме того, в цепь обратной свя- . зи усилителя и в управляющую цепь )сточника тока. включены дополнительные термопреобраэовате<ли, которые расположены в центральном блоке калориметра. йа фиг. 1 приведена функциональная схема калориметра, на фиг. 2— диаграмлы напряжения на выходе усилителя и на выходах сумматоров.

Калориметр содержит массивный цен тральный блок 1 с двумя измерительны-. ми ячейками 2 и 3, представляющими собой внутренние гильзы, окруженные измерителями тепловых потоков, усилитель 4, интегратор 5 с частотным выходом, блок регистрации 6, два сумматора 7 и 8 напряжения, два комйаратора 9 и 10, цифро-аналогово преобразователь 11 с источником тока

12, схему автоматики 13,три термопреобраэователя 14, 15 и 16, блок 17 предварительного нагрева, включайщий в себя термопреобразователь 18, нагреватель 19, мост сопротивлений

/ 20 и усилитель 21, калориметрическия, сосуд С не показан ).

На фиг. 2 кривая 22 показывает изменение сигнала на выходе усилителя

4, кривая 23 — иэменениесигнала на выходе Ьумматора 7, а кри".вая 24— иэменение сигнала на выходе сумматора 8.

;. «,<,;« теиие относится к теплофи<и «: Уил< иэл<ереииям и может быть и«и :» <опано для определения коли«ест«а тепла, выделяемого при нестацио«ар«1<к процессах, таких как, нари« p сжи ание, растворение и др. известен калориметр, содержащий раоо <ау> ячейку, калориметрический сосуд, нагреватель и интегратор f1). Al»axo этот калорнметр не обес- > печивает. высокой точности измерения. 10

Наиболее близким к изобретению по техни«ескоя сущности является .иалориметр, содержащий калориметрический сосуд, центральный блок с изл<сритсльнымф ячейками,окруженйыл|4 нз 15 мсритолями тепловых потоков; соединению<«и с входом усилителя, компаратор, схему автоматики и интегратор

0<<<»

Поставленная цель достигается 45 тем, что калориметр содержит калориметрический сосуд, центральный блок с измерительными ячейками, окруженнь1 ми измерителями тепловых потоков, соединенными с входом усилителя, 50 компаратор, схему автоматики и инте-. гратор с блоком регистрации, в него введены дополнительный компаратор, блок предварительного нагрева кало- риметрического сосУда с термопреобразователем в цепи управления, цифроаналоговый преобразователь с источником тока и два сумматора, входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, а вас дн соответственно подключены к йер- . 60 вым входам компараторов вторые входы xozopaa« соединены с выходом усилителя и входом интегратора, выход которого соединен с управлщфщим вхо- дом цифро-аналогового преобраэова- 65

Калориметр работает следующим образом.

Калориметрический сосуд, в котором

Предполагается провести исследуелый процесс (сжигание), размещают в блоке 17 предварительного подогрева, где он нагревается до температуры, превыщающея температуру массивного блока 1 на 0,5-5 С, затем сосуд переносят в рабочую ячейку 3 массивного блока .1; При этом на выходе усилителя 4 появляется, сигнал, соответствующий перегреву измерительной ячейки 3 участок а -8 на фиг. 2), который поступает на вторые входы компараторов 9 и 10. На первые входы компараторов с выходов сумматоров 7 и 8 подаются некоторые начальные напряжения 004, Оо . Как только сигнал на выходе усилителя достигнет значения Оо ., срабатывает компаратор 9, на его выходе возникает импульс, который, поступая на управляк<щий вход цифро-аналогового преобразователя.

11, переводит его в новое состояние.

При этом на выходе цифро-аналогового преобразователя 11 возникает напря1012051 ныэынает подъем температуры блока 1 и унеличение сопротивления термспреобразователвЯ 1 4, 15 и 16. .Увеличение сопротивления термспреобразователя 14 рринсщит к увеличению тока н нагревателе 19 блока

17 предварительного нагрева и подъему его температуры до эаданноЯ пс уровню температуры блока 1, что позволяет свести к минимуму перегрев калориметрического сосуда, а значит обеспечить оптимальные условия теплообмена калориметрического сосуда, а также снизить динамический диапазон тепловых потоков прн измерении и, тем саьым, снизить погреш ность от нелинейности, нозникакщей при пере »ва увеличение щпротивлення термопреобраэователя 15 вызывает увели, чение коэффициента передачи усилителя 4 и тем самым позволяет скомпенсмровать изменение чувствительности измерительной ячейки вследствие изменения ее температуры. увеличение-сопротивления термопреобразователя 16 приводит к увеличению тока. питанмя цифро-аналогового преобразователя и тем саьеаи к увеличению амплитуды ступенъки на-. пряжения hU на выходе цифро-аналогового преобразователя. Это. необходимо для того, чтобы сохранить масштаб ступеньки при мзменении постоянной времени мзмврителъноЯ ячейки от изменения температуры централъного блока и тем саьеаи повысить точность измерения.

Наличие новых элементов в калорнметре выгодно отличать его от устройства прототипа, так как позволяет повысить быстродействие и точчость измерения.

Но сравнению с калориметром аналогичного назначения AKC-3, время измерения снижается в 3 - 5 раэ, а точность измерения повышается в 2 - 5 pas. ! жение а и а .на выходе сумматоровссотнетстнеинс напряжения 0 т = 11от +

au„; U, Up„+ K a 0„, где 4 - коэффициент деления делителя сумматора 6. как только напряжение на выходе усилителя достигнет значения 0, вновь происходит срабатывание компаратора

9, при этом на первых входах компаратсрон соответственно устанавливаются напряжения 11 и 0;э. Ступенчатое нарастание напряжений на вы одах сум- 10 маторсн происходит до тех пор, пока растет напряжение на выхЬде усилителя.

Затем калориметрический сосуд начинает остывать, при этом. напряжение на выходе усилителя начинает уменьшаться. как только процесс остывания стает регулярным и напряжение на выходе усилителя достигает значения

Ъ

О „(момент времени:Ь), срабатывает компаратср 10 и че1»еэ схему .автоматики нключает интегратор 5, при этом одновременно инициируется исследуеьый процесс (зажигается исследуемое вещество). 0т сгорания исслвдудмрго вещества сосуд и ячейка 3 снова перегре ваются (участок 8-2. ка фиг. 2), прм этом компаратор 9, управляя перехлючением цнфро-аналогового преобразователя 11, следит за ростом sanpsaeния на выходе усилителя 4, которов сначала возрастает, достигает-макси- 3О мального значения, а IloToM уменьшается. 11ля сокращения времени измерения, интегрирование сигнала усилителя ведется до момента наступления регулярного режима остывания калори- 35 метрйческого сосуда (точка 1у ма фиг. 2). B этот момейт схема автоматики выключает интегратор. При этом, для того чтобы учесть разницу теплот, оставшихся в ячейке пжле 4О прогрева и после измерения, в течение времени интегрирования, с выхода компаратора 10 непосредственно на одну из декад цифровогр индикатора » подаются импульсы, колмчество которьпс пропорционалъно указанной разнице. теплот..

Тепло, переходящее в централь-. ный блок 1 от перегретОЯ ячеЯки 3, 1

1012051

1012051

"П>Ь 1 и

Ор

Оу

Состаэитель Я. Соболез

Редактор N. Бандура Техред Л, Вабинед . (Корректор А; дзятко

Закаэ 2747/50 . Тирам 871 Подписное

ВНИИПИ Государстэенного коиитвта СССР по делам маоЬретениЯ и открмтий

113035, Москва, й-35, Рауюская на@., д. 4/5

Филиал Ilfllf "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4