SU621996A2 - Устройство дл определени теплоемкости материалов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  определени  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 двум  управл емыми теплоизолирующими оболочками, в который помещен исследуемый образец, внутренний источник нагрева образца с низкой теплопроводностью, датчик разности температур образца и первой теплоизолирующей оболочки, усилитель сигнала разности температур образца и первой теплоизолирующей оболочки, регул тор мощности нагрева первой теплоизолирующей оболочки с блоком питани , датчик разности температур образца и второй теплоизолирующей оболочки, усилитель сигнала разности температур образца и второй теплоизолирующей оболочки, регул тор мощности нагрева второй теплоизолирующей оболочки, прецизионный задатчик программы, усилитель разности сигналов от задатчика и датчика температуры образца, регул тор программного нагрева образца, блок автоматического поиска и выхода на рабочий режим, стабилизированный источник нагрева образца, блок коммутации нагрева в релшмах с посто нной скоростью нагрева и при посто нной калиброванной мощности нагревател , самописец блока регистрации температурной

зависимости истинной теплоемкости, блок формировани  сигнала поправки на теплоемкость деталей калориметра, соединенный с суммирующим блоком, блок формировани  сигнала обратной скорости нагрева,

термопары температуры образца и датчик контрол  мощности.

При работе такого устройства в динамическом режиме возникает температурный градиент -По телу образца в направлении от

внутренней к внешней стенке, обусловленный тем, что энерги  в образец вводите внутренним источником. Разность температур между внутренней и наружной стенками образца

,

ri

где/ - тепловой потоК от нагревател ;

К - теплопроводность материала; / -длина образца;

Г2 - радиус внещней стенки; Г1--радиус внутренней стенки, т. е. мы можем убедитьс , что дл  образовани  различных материалов при соблюдеыии условий идентичности параметров /, I, 3 Га И fi величина ДТ будет различной за счет различной теплопроводности образцов и изменени  теплопроводности образца в исследуемом температурном интервале еледует , что регистрируема  зависимость теп-5 лоемкости от температуры претерпевает искажение, потому что не учитываютс  услови  динамики протекани  процесса. Целью изобретени   вл етс  повышение точности регистрации температурной зави-ю симости истинной теплоемкости материалов в динамическом режиме. Это достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  теплоемкости по авт. св. № 513304 снабжено дополнительно корре-i5 лирующим блоком и датчиком разности температуры виутренией и внешней стенок образца, соединенным с коррелирующим блоком, вход которого соединен с датчиком температуры образца, а выход с сумми-20 рующим блоком. Введение поправки на динамику процесса дает возможность исключить возникновение искажений регистрации температурной зависимости истинной теплоемкости материалов. .25 Блок-схема предлагаемого устройства дл  определени  теплоемкости материалов показана на чертеже. Устройство содержит калориметр 1 с двум  управл емыми теилоизолирующимизо оболочками 2 и 3, в который помещен металлический образец 4, внутренний источпик нагрева 5 образца, источник нагрева 6 образца с низкой теплопроводностью, датчик 7 разности температур образца из5 первой теплоизолирующей оболочки, усилитель 8 сигнала разности температур образца и первой теплоизолирующей оболочки , регул тор 9 мощности нагрева первой теплоизолирующей оболочки с блоком пи-40 тани , датчик 10 разности температур образца и второй теплоизолирующей оболочки , усилитель И сигнала разности температур образца и второй теплоизолирующей оболочки, регул тор 12 мощности нагрева45 второй теплоизолирующей оболочки, нрецизионный задатчик 13 ирограммы, усилитель 14 разности сигналов от задатчика и датчика температуры образца, регул тор 15 программного нагрева образца, блок 1650 автоматического поиска и выхода на рабочий режим, стабилизированный источник нагрева 17 образца, блок 18 коммутации нагрева в режимах с посто нной скоростью нагрева и при посто нной калиброванной55 мощности нагревател , самописец 19 блока регистрации температурной зависимости истинной теплоемкости, блок 20 формировани  сигнала поправки на теплоемкость деталей калориметра, соединенный с сум-QQ мирующим блоком 21, блок 22 формировани  сигнала обратной скорости нагрева, термопары 23 и 24 температуры образца, датчик 25 контрол  мощности, коррелирующий блок 26 на вход которого поступает65 4 сигнал дополнительного дифференциального датчика 27 разности температур внутренней и внешней стенки образца, Устройство работает следующим образом . Алгебраически суммированный сигнал задатчика 13 и термопары 24 подаетс  через усилитель 14 на регул тор 15 программного нагрева образца. С помощью регул тора 15 и блока 16 автоматического поиска и выхода на релшм производитс  нагрев образца стабилизированным источникем 17 через датчик 25 контрол  мощности , расходуемой на нагрев образца. При этом автоматически создаютс  квазиадиабатические услови  образца благодар  сигналам датчиков разрюсти температур образца - н первой и второй теплоизолирующих оболочек на выход соответствующих терморегул торов 9 и 12. При выполнении режима нагрева образца , заданного задатчиком 13 с повышением температуры образца измен етс  мощность нагревател . При этом датчик 25 контрол  мощности формирует сигнал пропорциональный (при соблюдении квазиадиабатических условий) теплоемкости материала. Самописец 19 регистрирует истинную теплоемкость материала с хорошей теплопроводностью в зависимости от темиературы. 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 измерени  сигналы поправки алгебраически суммируютс  с измер емой величиной в блоке 21 суммировани , При выполнении нагрева образца при посто нной калиброванной мощности (в случае использовани  материала с низким коэффициентом теплопроводности, когда нагрев образца с посто нной скоростью затруднен ), задатчиком служит датчик 25 мощности, зафиксированный на определенном уровне сигнала. Пагрев производитс  внутренним нагревателем 6, который с помощью блока 18 коммутации соединен с системой программиого пагрева образца, При повыщении температуры образца сигнал с термопары подаётс  в блок 22, где вырабатываетс  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 определ етс  как результат алгебраического суммировани  обратной скорости нагрева и сигналов поправки в блоке суммировани .

Таким образом, самописец регистрирует емпературную зависимость истинной теплоемкости . На регистрирующем комплексе устройства предусмотрен выход на ЭВМ. Вывод на ЭВМ дополнительного параметра АГ (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 изобретени  позволит измер ть температурную зависимость теплоемкости материалов с большей точностью,

ПОЗВОЛИТ Избавитьс  от искажений, св занных с динамикой процесса измерени , что становитс  особенно существенным при увеличении быстродействи  устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  теплоемкости материалов по авт. св. № 513304, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено дополнительно коррелирующим блоком и датчиком разности температур внутренней и виешней стенок образца, соединенным с коррелирующим блоком, вход которого соединен с датчиком температуры образца, а выход- с суммирующим блоком.