способ измерения импульса тепла

Классы МПК:G01K17/00 Измерение количества тепла
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Институт структурной макрокинетики РАН
Приоритеты:
подача заявки:
1992-12-30
публикация патента:

Использование: калориметрический эксперимент. Сущность изобретения: после размещения в калориметрической ячейке реакционного сосуда с веществом осуществляют установление регулярного теплового режима в калориметре путем подвода к ячейке тепловой мощности от ее нагревателя. В момент выравнивания температур ячейки и массивного блока калориметра инициируют исследуемый тепловой процесс. Измеряют тепловую мощность Q1, выделяемую в ячейке. При повторном установлении в калориметре регулярного теплового режима измерение Q1 прекращают. 1 ил.
Рисунок 1

Формула изобретения

Способ измерения импульса тепла, включающий размещение в калориметрической ячейке реакционного сосуда с веществом, инициирование исследуемого теплового процесса после установления в калориметре регулярного теплового режима, измерение одновременно с инициированием тепловой мощности Q1, выделяемой в ячейке, которое прекращают при повторном установлении в калориметре регулярного режима, отличающийся тем, что установление регулярного теплового режима проводят путем подвода к калориметрической ячейке тепловой мощности от ее нагревателя, инициирование исследуемого теплового процесса осуществляют в момент выравнивания температур калориметрической ячейки и массивного блока калориметра, а искомое тепловыделение Q определяют по формуле

способ измерения импульса тепла, патент № 2065587

где Wn- пороговое значение теплового потока в момент времени tn,

K калибровочный коэффициент,

способ измерения импульса тепла, патент № 2065587 постоянная времени калориметра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области калориметрии, в частности к способу измерения импульсных тепловыделений.

Известны способы измерения теплоты (авт.свид. СССР N1229605, кл.G01K 17/00, 1986, авт.свид. СССР N657279, кл.G01K 17/00, 1979).

Наиболее близким к изобретению является способ по а.с. N637732, включающий размещение в калориметрической ячейке реакционного сосуда с веществом, перегрев его относительно рабочей температуры калориметра, инициирование исследуемого процесса и одновременное включение интегратора, который отключают на том же уровне спада теплового потока от исследуемого процесса.

Недостатками этого способа являются:

1. Большая длительность процесса измерения за счет необходимости перегрева сосуда с веществом относительно рабочей температуры калориметра и ожидания естественного пассивного спада теплового потока от перегрева до регулярного значения.

2. Погрешность измерения, связанная с неидентичностью переходных процессов, идущих от источников тепла различной локализации: химическое тепловыделение внутри калориметрического сосуда и "джоулевое" тепловыделение в нагревателе калориметрической ячейки (К.Я.).

3. Сложность устройства, обусловленная необходимостью подбирать температуру перегрева реакционного сосуда с веществом в зависимости от шкалы калориметра.

Для повышения быстродействия, точности и упрощения способа одновременно с внесением в КЯ реакционного сосуда с веществом осуществляют ее активное терморегулирование путем подвода к КЯ тепловой мощности от ее нагревателя в течение времени, необходимого для выравнивания температур КЯ и массивного термостатирующего блока, после чего инициируют исследуемый тепловой процесс и одновременно измеряют тепловыделение в КЯ, прекращая его при повторном установлении в калориметре регулярного режима, а искомое тепловыделение вычисляют по формуле:

Q Q1 + Q2,

где Q1 результат измерения тепловыделения в КЯ;

способ измерения импульса тепла, патент № 2065587

где Wn пороговое значение теплового потока в момент времени tn, соответствующий повторному установлению в калориметре регулярного режима;

K калибровочный коэффициент;

способ измерения импульса тепла, патент № 2065587 постоянная времени калориметра.

На чертеже приведен график изменения во времени теплового потока в калориметре в процессе измерения.

Исходному состоянию калориметрической ячейки соответствует участок графика 0 t1 "экспериментальный нуль" сигнала дифференциальной термобатареи. Температура реакционного сосуда с веществом ниже рабочей температуры калориметра. В момент времени t1 в калориметрическую ячейку вносят сосуд с веществом и одновременно включают терморегулирование КЯ, используя в качестве чувствительного элемента дифференциальную измерительную термобатарею, в качестве усилителя измерительный усилитель калориметра, в качестве нагревателя нагреватель калориметрической ячейки. Благодаря охвату КЯ с реакционным сосудом глубокой тепловой отрицательной обратной связью их эквивалентная постоянная времени уменьшается в Kуспособ измерения импульса тепла, патент № 2065587способ измерения импульса тепла, патент № 2065587 раз, где Ky - коэффициент усиления усилительного тракта, способ измерения импульса тепла, патент № 2065587 коэффициент обратной связи. В результате время установления теплового равновесия в калориметре (участок t1 t2 на графике) сокращается. В момент времени t2 инициируют исследуемый тепловой процесс и одновременно включают интегратор, который выключают в момент времени t3, соответствующий регулярному характеру спада теплового потока W(t). Поскольку на участке t3- способ измерения импульса тепла, патент № 2065587 графика кривая спада имеет регулярный (экспоненциальный) характер, остаток измеряемого количества тепла пропорционален площади, ограниченной этой кривой и осью абсцисс, и может быть вычислен по формуле

способ измерения импульса тепла, патент № 2065587

где Q2 количество тепла, Wn пороговое значение теплового потока в момент времени tn, K коэффициент, определяемый калибровкой калориметра, способ измерения импульса тепла, патент № 2065587 постоянная времени калориметра. Вычисленное значение теплоты Q2 суммируют с показаниями интегратора. На этом процесс измерения заканчивается.

Благодаря активному терморегулированию реакционного сосуда с веществом после ввода его в калориметрическую ячейку сокращается время выравнивания температур КЯ и массивного блока. Отпадает необходимость в перегреве реакционного сосуда относительно рабочей температуры калориметра. Тем самым упрощается настройка шкал, устраняется погрешность, связанная с неидентичностью тепловых переходных процессов, связанных различной локализацией источников химического тепловыделения и джоулева тепловыделения в нагревателе КЯ.

Экспериментальная проверка данного способа показала, что время измерения сокращается в 2,5 раза, а погрешность в 2 раза по сравнению с прототипом.

Класс G01K17/00 Измерение количества тепла

калориметр переменной температуры (варианты) -  патент 2529664 (27.09.2014)
способ измерения холодопроизводительности охлаждающего устройства-кондиционера -  патент 2529438 (27.09.2014)
способ определения теплоты адсорбции и теплоты смачивания поверхности и измерительная ячейка калориметра -  патент 2524414 (27.07.2014)
способ измерения тепловых эффектов дифференциальным модуляционным сканирующим калориметром и калориметр для его осуществления -  патент 2523760 (20.07.2014)
дифференциальный массивный тонкопленочный калориметр -  патент 2521208 (27.06.2014)
фотоприемное устройство для измерения энергетических параметров вакуумного ультрафиолетового излучения -  патент 2519519 (10.06.2014)
способ интеллектуального энергосбережения на основе инструментального многопараметрового мониторингового энергетического аудита и устройство для его осуществления -  патент 2516203 (20.05.2014)
способ измерения импульса тепла -  патент 2504744 (20.01.2014)
термостатно-тахометрический теплосчетчик -  патент 2502959 (27.12.2013)
способ измерения теплового потока -  патент 2488080 (20.07.2013)
Наверх