Термоиндикаторный состав

Термоиндикаторный состав

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

Л. М. Подгорная, С. П. Тур, Е. Я. Кожуро ваи Е. В. Батура

);

Харьковский инженерно — строительный институт е

1 г . ! (7I ) Заявитель (54) ТЕРМОИНДИКАТОРНЫЙ СОСТАВ

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры в локализованном пространстве обьема, например в теплотехнике.

Известен состав термоиндикатора плавления, включающий полибутилметакрилат, термочувствительное вещество, органический растворитель и полифенилметилсилоксан. Термочувствительное вещество выбирают иэ класса солей неорганических кислот. Все компоненты смешивают. в указанном соотношении и наносят на объект тонким слоем. Высушенный слой индуцирует температуру по оптическому изменению в слое f11

Недостатком этого состава является невозможность получать распределение температуры в объеме, например, в процессах конвективиого теиломассообмена или теплопередачн.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является термонндикаториый состав, вклкнаю. ший термочувствительное вещество и воду (2) .

Однако применение известного состава для термоинднкацни в объеме вообще невозможно, так как он не прозрачен н увидеть изменение окраски на глубине более 1 см невозможно.

Кроме того, для того, чтобы применить этот материал для визуализации в объеме, объем необходимо заполнить им в оптически однородном состоянии, что затруднительно.

Цель изобретения — выявление изотермических слоев в объеме в интервале темпераур Ю-нйс.

Поставленная цель достигается тем, что термоиндикаторньй состав, включающий термочувствительное вещество и воду, содержит в качестве термочувствительного вещества оксизтилнрованные производные обшей формулы

33

R-tOC СНз)„ ОЯ, где m 5-20, R - СпН„-, С Н СО, Синен

26 при nW 18, - © з

I или нх смесь прн следующем, соотношении компонентов, вес.%:

Состав готовят следующим образом.

1. В виде раствора.

300 мл состава, включающего 4,5 мл

С9 Н,, (ОСН СН ) .ОН и 295,5 мл воды, заливают в стеклянный стакан и греют на электроплитке. На протяжении всего времени нагрева наблюдают за раствором. При этом пока весь объем стакана не примет температуру 52+0,5 С, видно, где и в какой момент времени раствор прогрелся до 52 С, как происходит естественное перемешивание раствора и контрастно фиксируются эоны с температурой выше и ниже 52 С.

Процесс нагрева можно фотографировать. Аналогично можно наблюдать эа процессом охлаждения, если раствор был прогрет выше 52 С.

2. В виде геля.

В стеклянную кювету иэ прозрачного стекла размером 30х20х10 см заливают горячий состав, включающий 5 мл С9Ц чС Н4(ОСН СН ) ОН, 25 г агар — агара и 470 мл воды, охлаждают до комнатной температуры и получают прозрачный гель с толщиной слоя около 8,5 см. Кювету

35 с гелем помещают в камеру СВЧ печи типа

"Электроника", включают печь при отключенном смесителе СВЧ поля и после прогрева в течение экспериментально выбранного времени кювету

40 вынимают и устанавливают на черный фон, фотографируют температурный рельеф с изотермической поверхностью в 38,5+0,2 С. Температурный рельеф соответствует объемному распределению СВЧ поля в камере. печи.

Поскольку на свойства термоиндикаторного состава влияют качество воды, ее солевой состав и органические загрязнения, то необходимо применять дистиллированную воду и неорганические соли (регуляторы температуры) квалификации йе ниже химических чистых.

Примеры конкретного выполнения термоиндикаторного состава представлены в таблице.

3 85

Термочувствительное: вещество 0,5 — 5,0

Вода Остальное

Термоиндикаторный состав может дополнительно содержать агар — агар и/или желатин в количестве 0,5 — 5,0 вес.% и регулятор температуры, выбранный из группы, включающей NaC1, Na SO4, KBr в количестве 0,6 — 100 вес.%.

Измерение объемного распределения температуры производится следующим образом.

В качестве термоиндикаторного состава применен раствор или гель, прозрачный и бесцветный до критической температуры и молочнобелого цвета вйше критической. Если этот состав поместить в исследуемый объем, в котором необходимо визуализировать поверхностные иэотермы, то раствор, принимая температуру в соответствии с ее объемным распределением, в местах выше критической будет непрозрачный белый, а в местах ниже критической — прозрачный, Наблюдая за прозрачностью в каждой точке объема, однозначно определяют изотермические поверхности.

Основные свойства, которые должны быть присущи термоиндикаторам для визуализации поверхностных изотерм в объеме — это высокая прозрачность и бесцветность при одних температурах и появление цвета при других, причем это свойство должно проявляться в объеме состава. Так как наблюдение температурного рельефа в объеме всегда должно осуществляться через прозрачный термоиндикаторный состав, то используют состав, прозрачный при низких температурах и окрашенный при высокой температуре, Этот состав предпочтительнее использовать в тех случаях, когда температура в середине объема выше, чем на периферии.

Кроме того, состав обладает рядом специфических свойств в зависимости от конкретных условий визуализациию Так, например, для визуализации изотермических поверхностей в объеме при тепломассообмене, состав должеть быть текучим, поэтому его применяют в виде раствора, и наоборот, при визуализации температурного рельефа при .теплонередаче состав не должен быть текучим н его применяют в виде геля, добавляя агар — агар и/или желатин.

Для предлагаемых составов применяют желатин марки "фото" и агар — агар для биологических целей, дополнительно очищенный с активированным углем.

Регулятор температуры вводят в состав с целью удобства его применения. Индивидуаль7199 4 ные оксиэтилироваиные производные имеют очень четкие и для каждого производного конкретные температуры помутнения. Для приготовления состава с заданной температурой реа.гирования не всегда имеются необходимые оксиэтилированные производные. Поэтому почти всегда температуру реагирования состава необходимо подгонять. Регулировку температуры реагирования можно достичь двумя путями:

lo во — первых, путем применения регулятора температуры, во — вторых, применяя смеси оксиэтилированных производных.

Коли- Регулятор Гелеобразовачест- тель во,г форму коли- назва- котла чест- ние честно, Количество воды, Термочувствительная химическая формула

Криш кая температура С ность э

96,5 С, Н 9С Н (ОСН2СН ) ОН 05

10 Ю,5 — желатин 3

15 Ю,5

20 «Ю,5

31 «03

NaC1 1,32

Na SO4 1,5

С Н С Н (ОСН СН )„o 10

С Н С6Н4(ОСН2СН2)ч5ОН 1,0

С.11 Н>ЗСО (ОСН2СНз) ОСНЗ 0,5

97,68 агар — агар 5

92,5 желатин 4 агар — агар. 1 агар — агар 0,5

94,5

98,0 С9Н19СО(ОСН2СН )7 ОСНЗ 1,5

С„ Н,фОСН,СН,) 6ОН

49 +0,5 агар — агар 3

52 з9,5

98,5 C Н (ОСН2СН ) ОН 1,5

53 ЮÇ

С Н СО(ОСН2СН )8 ОСН 3 1,0

99,0

ОС91 „СО (ОСН СН,),OCH g

С Н С H (ОСН CQ) ОН 5,0

С о 1 „(ОСН СН ) ОСН> 5,0

65 Ю,З агар-агар 1,5

95,0

+0,5

«

76 «Ю,З

10,0 агар-агар 5 йаС1

80,0

95,0

С„,Н СО<ОСН,СН ) Рсн 10 агар — агар 3,0 79

96,0

+0,5

1,0

+0,7

91.С Н т СО (ОСН СНа) 1ЭН

С, о Q(OCHgCHg)< о ОН

0,5

99,5

1,0

99,0

1,5,67,5

0,6

0 36 KBr

0,84

1,5 агар-агар 2,0 80,0

+0,5

0,5

77,5 +0,2

0,75

0,75

С Н 19(ОСН СН2)5 ОН

Таким образом, предлагаемый состав дает возможность измерять и визуализировать не только изотермь1 на поверхности, но и изотермические поверхности в объеме в процессах теплопередачи н теплопроводности. Это может

99,0 С H (ОСН гнх1 OH

98 5 СМ Н2 (ОСНтСНг)„ОН

H2 (OCHaCHB оОН

С,у Н (ОСНтСН )5 ОН

С9 Ъ (ОСНлСН )ОООН

С Н19 (ОСНУСН2) 5 ОН

98,5 С.(оН21(ОСН СН5,) о ОН быть использовано при разработке и натурных

55 испытаниях различной нагревательном аппаратуры и оборудования. Состав можно многократно применять, что имеет большие преимущества при массовом контроле изделий в дефектоскопии.

857199

Составитель О. Оболенская

Редактор Г. Волкова Техред А, Ач

Корректор М. Демчик

Подписное

Заказ 7143/40 Тираж 684

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения 1. Термоиидикаторный состав, включающий термочувствительное вещество и воду, о т л ич а ю щ н Й с я . тем, что, с целью выявления иэотермических слоев в обьеме в интервале температур 10-100 С, он содержит в качестве термочувствительного вещества оксиэтилнрованные производные общей формулы и (ОСНХСН )МОН4 где гр 5-20

RC>Hglt+4 СНН д ЯО j СНН н+1 ф при и 9 — 18, Я,= -Н; -СН3 нли нх смесь прн следующем соотношении компонентов, sec.%:

Термочувствительное вещество 0,5-5,0

Вода Остальное

2. Состав по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он дополнительно содержит агар — агар н/нли желатин в количестве 0,5—

5,0 вес.%.

3. Состав по п. 1, о т л н ч а ю щ и йс я тем, что он дополнительно содержит регулятор температуры, выбранный из группы, включающей йаС1, Na

0,6 — 10,0 вес.%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 621709, кл, С 09 0 5/26, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР N 531835, кл. С 09 0 5/26, 1974 (прототип).