Устройство для определения теплоемкости материалов

Устройство для определения теплоемкости материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii) 62I996 т

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ баюз Советских

Социалистических

Республик

1 / (61) Дополнительное к авт. свид-ву 513304 (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2459749/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) M. Кл

6 01N 25/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.08.78. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 03.08.78 (53) УДК 536.63 (088.8) (72) Авторы изобретения А. В. Золотухин, А. Д. Евпрев, Л. H. Лариков и М. Е. Гуревич (71) Заявитель Опытное конструкторское технологическое бюро Института металлофизики АН Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ

МАТЕРИАЛОВ

ЬТ= 1n —, 2лг,1 гт

Изобретение относится к устройствам для определения термических свойств материалов, например удельной теплоемкости.

Оно может найти применение в приборостроении, машиностроении и экспериментальной технике.

Известно устройство по основному авт. св. № 513304, содержащее калориметр с двумя управляемыми теплоизолирующими оболочками, в который помещен исследуе- 10 мый образец, внутренний источник нагрева образца с низкой теплопроводностью, датчик разности температур образца и первой теплоизолирующей оболочки, усилитель сигнала разности температур образца и 15 первой теплоизолирующей оболочки, регулятор мощности нагрева первой теплоизолирующей оболочки с блоком питания, датчик разности температур образца и второй тепло изолирующей оболочки, усилитель сигнала разности температур образца и второй теплоизолирующей оболочки, регулятор мощности нагрева второй теплоизолирующей оболочки, прецизионный задатчик программы, усилитель разности сигналов от задатчика и датчика температуры образца, регулятор программного нагрева образца, блок автоматического поиска и выхода на рабочий режим, стабилизированный источник нагрева образца, блок ком- 30 мутации нагрева в режимах с постоянной скоростью нагрева и при постоянной калиброванной мощности нагревателя, самописец блока регистрации температурной зависимости истинной теплоемкости, блок формирования сигнала поправки на теплоемкость деталей калориметра, соединенный с суммирующим блоком, блок формирования сигнала обратной скорости нагрева, термопары температуры образца и датчик контроля мощности.

При работе такого устройства в динамическом режиме возникает температурный градиент,по телу образца в направлении от внутренней к внешней стенке, обусловленный тем, что энергия в образец вводится внутренним источником, Разность темпера. тур между внутренней и наружной стенка. ми образца где 1 — тепловой поток от нагревателя;

Х вЂ” теплопроводность материала;

1 †дли образца;

r2 — радиус внешней стенки;

r< — радиус внутренней стенки, т. е. мы можем убедиться, что для образования различных материалов при соблюдении условий идентичности параметров 1, 1, 621996

i2 и r величина ЬТ будет различной за счет различной теплопроводности образцов и изменения теплопроводности образца в исследуемом температурном интервале следует, что регистрируемая зависимость теплоемкости от температуры претерпевает искажение, потому что не учитываются условия динамики протекания процесса.

Целью изобретения является повышение точности регистрации температурной зависимости истинной теплоемкости материалов в динамическом режиме.

Это достигается тем, что устройство для измерения теплоемкости по авт. св. № 513304 снабжено дополнительно коррелирующим блоком и датчиком разности температуры внутренней и внешней стенок образца, соединенным с коррелирующим блоком, вход которого соединен с датчиком температуры образца, а выход с суммирующим блоком. Введение поправки на динамику процесса дает возможность исключить возникновение искажений регистрации температурной зависимости истинной теплоемкости материалов.

Блок-схема предлагаемого устройства для определения теплоемкости материалов показана на чертеже.

Устройство содержит калориметр 1 с двумя управляемыми теплоизолирующими оболочками 2 и 3, в который помещен металлический образец 4, внутренний источник нагрева 5 образца, источник нагрева

6 образца с низкой теплопроводностью, датчик 7 разности температур образца и первой теплоизолирующей оболочки, усилитель 8 сигнала разности температур образца и первой теплоизолирующей оболочки, регулятор 9 мощности нагрева первой теплоизолирующей оболочки с блоком питания, датчик 10 разности температур образца и второй теплоизолирующей оболочки, усилитель 11 сигнала разности температур образца и второй теплоизолирующей оболочки, регулятор 12 мощности нагрева второй теплоизолирующей оболочки, прецизионный задатчик 13 программы, усилитель 14 разности сигналов от задатчика и датчика температуры образца, регулятор

15 программного нагрева образца, блок 16 автоматического поиска и выхода на рабочий режим, стабилизированный источник нагрева 17 образца, блок 18 коммутации нагрева в режимах с постоянной скоростью нагрева и при постоянной калиброванной мощности нагревателя, самописец 19 блока регистрации температурной зависимости истинной теплоемкости, блок 20 формирования сигнала поправки на теплоемкосп деталей калориметра, соединенный с суммирующим блоком 21, блок 22 формирования сигнала обратной скорости нагрева, термопары 23 и 24 температуры образца, датчик 25 контроля мощности, коррелирующий блок 26 на вход которого поступает

15 0

05 сигнал дополнительного дифференциальйого датчика 27 разности температур внутренней и внешней стенки образца.

Устройство работает следующим образом.

Алгебраически суммированный сигнал задатчика 13 и термопары 24 подается через усилитель 14 на регулятор 15 программного нагрева образца. С помощью регулятора 15 и блока 16 автоматического поиска и выхода на режим производится нагрев образца стабилизированным источником 17 через датчик 25 контроля мощности, расходуемой на нагрев образца. При этом автоматически создаются квазиадиабатические условия образца благодаря сигналам датчиков разности температур образца — и первой и второй теплоизолирующих оболочек на выход соответствующих терморегуляторов 9 и 12.

При выполнении режима нагрева образца, заданного задатчиком 13 с повышением температуры образца изменяется мощность нагревателя. При этом датчик

25 контроля мощности формирует сигнал пропорциональный (при соблюдении квазиадиабатических условий) теплоемкости материала. Самописец 19 регистрирует истинную теплоемкость материала с хорошей теплопроводностью в зависимости от температуры. Синхронно с изменением температуры образца блок 20 формирует сигнал поправки на теплоемкость деталей калориметра, а блок 26 с помощью датчика

27 температурного градиента внутренней и внешней стенки образца формирует сигнал поправки на динамику процесса. В ходе измерения сигналы поправки алгебраически суммируются с измеряемой величиной в блоке 21 суммирования.

При выполнении нагрева образца при постоянной калиброванной мощности (в случае использования материала с низким коэффициентом теплопроводности, когда нагрев образца с постоянной скоростью затруднен), задатчиком служит датчик 25 мощности, зафиксированный на определенном уровне сигнала. Нагрев производится внутренним нагревателем 6, который с помощью блока 18 коммутации соединен с системой программного нагрева образца.

При повышении температуры образца сигнал с термопары подается в блок 22, где вырабатывается сигнал обратной скорости нагрева, пропорциональный (при соблюдении квазиадиабатических условий) истинной теплоемкости материала. Сигналы поправки на теплоемкость деталей калориметра и динамику процесса блок 20 модулирует в масштабе обратной скорости нагрева, а теплоемкость определяется как результат алгебраического суммирования обратной скорости нагрева и сигналов поправки в блоке суммирования, 621996

Составитель А. Волков

Техред А. Камышникова

Корректор Е. Хмелева редактор Н. Коляда

Изд. № 589 Тираж 1080 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1471/7

Типография, пр. Сапунова, 2

1аким образом, самописец регистрирует температурную зависимость истинной теплоемкости. На регистрирующем комплексе устройства предусмотрен выход на ЭВМ.

Вывод на ЭВМ дополнительного параметра

ЬТ (разность температур между внутренней и внешней стенкой образца) дает возможность по соответствующим алгоритмам одновременно рассчитывать кроме теплоемкости как было ранее, так же теплопроводность и температуропроводимость материалов в исследуемом температурном диапазоне.

Использование изобретения позволит измерять температурную зависимость теплоемкости матсриалов с большей точностью, 6 позволит избавиться от искажений, связайных с динамикой процесса измерения, что становится особенно существенным при увеличении быстродействия устройства.

Формула изобретения

Устройство для определения теплоемкости материалов по авт. св. № 513304, отличающееся тем, что, с целью по10 вышения точности, оно снабжено дополнительно коррелирующим блоком и датчиком разности температур внутренней и внешней стенок образца, соединенным с коррелирующим блоком, вход которого соединен

15 с датчиком температуры образца, а выход — с суммирующим блоком.