Устройство для определения температурного поля в контролируемой среде

О П И С А Н И Е 1 и) 495558ИЗОБРЕТЕНИЯ Сома Соватскик Социалистических Реснублик(51) М, Кл. 6 011 11/ заявки М исоединением Государственный комитет Совета Министров СССР ио делам н 1 обретеннйи открытий(53) УДК 536.5(088.8 72) Автор изобретения А. Иван 71) Заявител уващскии государственныи университет им. И, Н. Ульяно(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ В КОНТРОЛИРУЕМОЙ СРЕДЕИзобретение 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 в : 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 10). 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 такуюконфигурацию, что сам состоит из параллель 5 но соединенных участков, распределенныхвдоль проводников, Соединение проводниковматрицы обеспечивает параллельное подключение всех участков к источнику 2 с напряжением У. При этом каждая грань подключена10 через свой измеритель тока.В объем ампулы введены пары рабочеговещества при давлении, несколько превышающем насыщающее при рабочей температуре,Таким образом, прп рабочей температуре ве.15 щество в ампуле распределено между паровой фазой при давлении насыщения Р, итвердой (или жидкой) фазой на внутреннейповерхности. Пленка вещества на поверхности определяет поверхностную проводимость20 отдельных участков,В объеме создано разрежение, при которомдлина свободного пробега молекул рабочеговещества превышает расстояние между наиболее удаленными точками внутренней по 25 верхности.Устройство работает следующим образом.Если к матрице не подключено напряжениеисточника 2, то после помещения ампулы вконтролируемую среду масса рабочего веще 30 ства, находящегося в паровой фазе, опреде 495558,5 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 подключении к матрице напряжения У 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 ампулыУлсоединена 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. Сопротивление 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 обеспечивается тем, что на участке выделяется тем большая мощность (по сравнению со средней), чем меньше температура внешней по 3101520г3035 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-;бо 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 поверхностиЕсли температура контролируемой среды в плоскости с координатой Х=О отличается на ХТ от температуры в плоскости Х=О, 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, Лна огично, различия показаний приборов 5 и 6 характеризует перепад температуры по осн , приборов 7 и 8 - по . г,Изменяя величину напряжения К можно для любого значения перепада температуры установить критический режим. В этом режиме равенство температуры в объеме достигается при отсутствии пленки вещества на участках с наиоольшей исходной температурой, следовательно, без подогрева этих участков внутренней поверхности. Этот режим характеризуется на;большей чувствительностью, о перепаде температуры судят по показаниям лишь одноо из двух приборов. Ф ор мул а изобретения Устройство для определеня температурного поля в контролируемой среде, содержащее герметпзироваппую ампулу, заполненную парами рабочего вещества с проводниками, расположенными на определенном расстоянии друг от друга, измерителям: тока, и источник напряжения, отлнча ющееся тем, что, с целью обесгее:я непрерывности измерения, внутренняя поверхность герметизированной смпу,ы снаожена проводящей матрицеи, состоящей пз проводников и подключенной через измерители тока и источ;ику напряжения.