Устройство для определения температурного поля в контролируемой среде

Устройство для определения температурного поля в контролируемой среде

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (и) 495558

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Соватскик

Социалистических

Реснублин (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.04.74 (21) 2010446/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.75. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 22.04.76 (5I) М. Кл. G Olk 11 06

Государственный комитет

Совета Министров СССР ио делам н1обретеннй и открытий (53) УДК 536.5(088.8) (72) Автор изобретения

Г. А. Иванов (71) Заявитель

Чувашский государственный университет им. И. H. Ульянова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО

ПОЛЯ В КОНТРОЛИРУЕМОЙ СРЕДЕ

Изобретение может быть использовано для определения статических перепадов температуры, а также в различных аналитических приборах, основанных на регистрации тепловых эффектов.

Известны устройства для определения температурного поля в контролируемой среде.

Недостатками этих устройств являются значительное время, требуемое для получения результата, а также разовый характер измерения.

Для обеспечения непрерывности измерения в предлагаемом устройстве внутренняя поверхность герметизированной ампулы снабжена проводящей матрицей, состоящей из проводников и подключенной через измерители тока к источнику напряжения.

На фиг. 1 представлено описываемое устройство, состоящее из герметизированной ампулы 1 (для простоты рассматривается куб), источника 2 переменного или постоянного напряжения и приборов 3 †: 8 для измерения токов, протекающих по внутренней поверхности каждой из 6-ти граней.

Внутренняя поверхность ампулы представлена на фиг. 2 (рассматриваются три грани куба с длиной ребра lp). Проводящая матрица, состоящая из проводников 9, нанесенных на диэлектрическую поверхность, делит внутреннюю поверхность каждой грани на множество параллельно включенных участков.

Каждый участок, заключенный между соседними проводниками матрицы, имеет такую конфигурацию, что сам состоит из параллельно соединенных участков, распределенных вдоль проводников. Соединение проводников матрицы обеспечивает параллельное подключение всех участков к источнику 2 с напряжением U. Пои этом каждая грань подключена

10 через свой измеритель тока.

В объем ампулы введены пары рабочего вещества при давлении, несколько превышающем насыщающее при рабочей температуре.

Таким образом, прп рабочей температуре ве15 щество в ампуле распределено между паровой фазой при давлении насыщения Р, и твердой (или жидкой) фазой на внутренней поверхности. Пленка вещества на поверхности определяет поверхностную проводимость

20 отдельных участков.

В объеме создано разрежение, при котором длина свободного пробега молекул рабочего вещества превышает расстояние между наиболее удаленными точками внутренней по25 верхности.

Устройство работает следующим образом.

Если к матрице не подключено напряжение источника 2, то после помещения ампулы в контролируемую среду масса рабочего веще30 ства, находящегося в паровой фазе, опреде495558,15

50 ляется средней температурой объема. Избыток вещества образует пленку на внутренней поверхности ампулы, При наличии в пределах ампулы перепада температуры ХТ вещество перераспределяется, переходя с участков с большей температурой на поверхность участков с меньшей температурой, В итоге вещество в твердой (жидкой) фазе сосредотачивается на поверхности наиболее холодных участков, на более теплых участках остаются лишь адсорбционные слои.

При подкчючении к матрице напряжения

U источника 2 по поверхности каждой грани начинает протекать ток. Чем больше толщина пленки на данном участке, тем меньше сопротивление этого участка. Поэтому при включении напряжения через наиболее холодные участки протекает наибольший ток, на них выделяется наибольшая мощность

Р= — — . Внутренняя поверхность ампулы (У

R соединена с наружной поверхностью, находящейся при температуре контролируемой среды, через некоторое, отличное от нуля, тепловое сопротивление. Выделяемая на внутренней поверхности мощность приводит к увеличению температуры, в первую очередь, наиболее холодных участков. Если мощность, выделяемая на холодном участке, достаточна для увеличения температуры участка на ХТ и выше, то по мере нагрева этого участка его температура последовательно сравнчвается с температурой все более теплых участков и в дальнейшем превышает ее. Рабочее вещество начинает переходить с участков, связанных с точками с наименьшей температурой контролируемой среды, на участки, расположенные при более высокой температуре контролируемой среды. Сопротив.1ение первых — увеличивается, выделяемая на пих мощность уменьшается, сопротивление вторых — уменьшается выделяемая на них мощность увеличивается.

В установившемся режиме все участки внутренней поверхности ампулы имеют одинаковую температуру, несколько превышающую наибольшую температуру контролируемой среды (в критическом режиме температура всех участков ампулы равна наибольшей температуре контролируемой среды). Равенство температуры внутренней поверхности oocl-.ечивается тем, что на участке выделяется тем большая мощность (по сравнению со средней), чем меньше температура внешней по3

20 г

35 верхности ампулы у данного участка. Это, в свою очередь, достигается за счет формирования в более холодной области пленки рабочего вещества большей толщины. Если по как!1м-лиоо причинам температ, ра одного из участков оказывается выше, чем температура остальной поверхности, вещество с этого участка начинает переходить на остальную поверхность, сопротивление участка увеличивается, выделяемая на нем мощность уменьшается. Температура участка уменьшается до тех пор, пока не сравняется с температурой остальной поверхности.

Если температура контролируемой среды в плоскости с координатой Х=О отличается на

ХТ от темпер",òóðû в плоскости X=lII, то уравнение температуры на внутренних поверхностях соответствующих граней ампулы достигается за счет протекания по этим поверхностям различных по величине токов.

Следовательно, разница токов, измеряемых приборами 3 и 4, определяет перепад температуры по оси Х. Лналогично, различия показаний приборов 5 и 6 характеризует перепад температуры по осн 1, приборов 7 и 8 — по оси Z.

Изменяя величину напряжения U, можно для любого значения перепада температуры установить критический режим. В этом режи»е равенство температуры в объеме достигается при отсутствии пленки вещества на участках с наибольшей исходной температурой, следовательно, без подогрева этих участков внутренней поверхности. Этот режим характеризуется на;1большей чувствительностью, о перепаде температуры судят по показаниям

7IIIIlb одklolo из 7II x приборов.

Формулы изобретения

Устройство;1.7FI определе11ия температурного поля в контролируемой среде, содержащее герметпзироваппую аяпулу, заполненную парами рабочего вещества с проводниками, расположенными на определенном расстоянии друг от друга, измерителям.I тока, и источник напряжения, отлнча ющееся тем, что, с целью обеспече1.ия непрерывности измерения, внутренняя поверхность герметизированной

1! мпу7ы сн ножен а проводящей м атрицеи, состоящей пз проводников и подключенной через измерители тока I; сто-I;IFIK, напряжения.