Дифференциальный микрокалориметр

.(46) 30.04.84. Б (72) А.М. Урженко Ф 16 .В, Ушеров рноо СССР977. тичн жидк ало- литГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Маршак(71) Харьковский инжене строитель ный институт(54)(57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЬЙ МИКРОКАЛОРИМЕТР, содержащий массивный блок с размещенными в нем рабочей и эталоннои калориметрическими камерами и механизм перемешивания, включающийустановленную в реакционной камере трубку и пульсатор, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьше. ния теплопритока в реакционную камеру, в массивном блоке выполнена часо заполненная теплопроводной,остью герметизированная полость, в наджидкостном пространстве которой размещен расположенный внутри блока свободный конец трубки механизма перемешивания, а пульсатор соединен с полостью дополнительной трубкой из теплоизоляционного материала, нижний конец которой погружен в жидкость..1 1089Изобретение относится к калориметрическим измерениям и может бытьиспользовано при исследовании жидкостей или смесей жидкости и порошкообразных веществ. 5Известен жидкостной калориметр,содержащий размещенную в изотермической оболочке калоримерическую ячейкус мешалкой, связанной с приводомбесконтактной магнитной муфтой 1 . ОВ таком устройстве во время перемешувания неизбежен нагрев вращающихся деталей и опор, вследствие чего в ячейке имеет место значительныйтеплообмен между исследуемой смесью и 5деталями перемешивающегоприспособления, что приводит к искажению происходящих в смеси процессов,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является дифференциальный микрокалориметр, содержащиймассивный блок с размещенными в немреакционной и эталонной калориметрическими камерами, и механизм перемешивания, включающий установленную вреакционной камере трубку и пульсатор.В известном микрокалориметре пульсатор выполнен в виде резиновой гру"ши, которую для уменьшения влиянияна кинетику исследуемых процессовобычно размещают вне блока. Грушанепосредственно соединена с трубкой,в связи с чем ее свободный конецтак же, как и груша, расположен внеблока и находится под влиянием35окружающей среды .2 .Недостатком известного микрокалориметра является низкая точность опре.деления термодинамических параметров40реакций в исследуемой смеси, обусловленная тем, что температура воздуха,поступающего из пульсатора в трубку, фопределяется в основном температуройокружающей среды, значительно отли 45чающейся от температуры блока. Этовызывает в трубке интенсивный теплообмен между исследуемой смесью и поступающим из пульсатора воздухом, чтоприводит. к погрешностям измерения.Кроме того, из-за разности температур 50между исследуемой средой и воздухом внаджидкостном пространстве в механизме перемешивания происходит конденсация жидкости, в связи с чем частьобъема жидкости исключается из процесса взаимодействия компонентов смеси, что также вызывает погрешность измерения. 434 2 Цель изобретения - повышение точаности измерения путем уменьшения теплопрнтока в реакционную камеру.Поставленная цель достигается тем,что в дифференциальном микрокалориметре, содержащем массивный блок сразмещенными в ней рабочей и эталонной калорнметрическими камерами, н механизм перемешивания, включающий установленную в реакционной камере трубкуи пульсатор, в массивном блоке выполнена частично заполненная теплопроводной жидкостью герметизированнаяполость, в наджидкостном пространстве которой размещен расположенныйвнутри блока свободный конец трубкимеханизма перемешнвания, а пульсаторсоединен с полостью дополнительнойтрубкой из теплоизоляционного материала, нижний конец которой погружен в жидкость.Такое конструктивное выполнениеустройства позволяет, с одной стороныисключить непосредственный контактисследуемой смеси с поступающимиз пульсатора воздухом (газом), температура которого, как правило,нестабильна: и в значительной степени отличается от температуры блокаи смеси, ис другой стороны, обеспечить непосредственный контакт смесис газовой подушкой, температура которой стабильна и равна температуреблока. Кроме того, размещениевсей трубки механизма перемешнвания вкалориметрическом блоке уменьшаетвозможность конденсации жидкой фазы исследуемой смеси,На чертеже изображен дифференциальный микрокалориметр.Устройство содержит калориметрический блок 1, внутри которого натеплоиэоляционном основании 2 смонтированы реакционная камера 3 и эталонная камера 4, идентичная камере3. В блоке 1 выполнена герметизированная полость 5, частично заполненная теплопроводной жидкостью б (например, ртутью). Кроме того, микрокалометр имеет механизм перемешивания, включающий установленную в камере 3 трубку 7, в частности, с заостренным нижним концом, верхний,свободный конец 8 которой расположенвнутри блока 1 и введен в наджидкостное пространство полости 5, и пульсатор для создания в трубкепульсаций через газовую, в частности воздушную, подушку, Пульсатор содержит3 108943резиновую грушу 9, расположенную внеблока 1 и сообщающуюся с полосты 05через теплоизоляционную трубку 1 О,выпускное отверстие 11 которбй на-ходится в жидкости 6. Груша 9 закреп; 5лена на кронштейне 12, к которомупосредством пружины 13 присоединендвуплечий рычаг 14 с теплоизоляционной пятой 15, опирающейся на грушу 9,и роликом 16, взаимодействующим с 10зубьями храповика 17 (двигательхраповика не показан). Вариантыисполнения пульсатора могут бытьлюбыми, например в виде поршневогопульсатора. Стенки камер 3 и 4 соединены с блоком 1 посредством термопар 18 и 19, которые подключены кизмерительному прибору (не показан).Блок 1 снабжен системамн подогреваи терморегулирования (не показаны), 2 Оа также приспособлением для загрузкив камеры 3 и 4 компонентов (не пока-.зано), Для герметизации камер 3 и 4и полости 5 в соответствующих отверстиях основания установлены съемные рпробки 20-22,Иикрокалориметр работает следующим образом. После сборки микрокалориметр устанавливают в термостат (не показан) и подключают к источнику питания, а также подключают к оборудованию управления и контроля соответствующие системы подогрева и терморегулирования, двигатель храповика 17, термопары 18 н 19. Путем выцерживания микрокалориметра в течение заданного промежутка времени в термостатеобеспечивают стабильность температуры блока 1, а также всех находящихся внутри него деталей и веществ. Обеспечивают контакт компонентов исследуемой смеси (путем разрушения соответствующих капсул в камере 3) и.включают двигатель храповика 17. Под воздействием пружины 13 рычаг 14 поворачивается в одно из крайних положений, при котором пята 15 сжимает грущу 9, В этот момент высота столбов жидкостей в трубках 7 й 10 минимальна, а в камере 3 и в полости 5 максимальна. Когда ролик 16 1 взаимодействует с зубом храповика 12, рычаг 14 поворачивается по часовой стрелке и пята 15 освобождает гру, шу 9. Под воздействием сил упругости груша 9, стремясь занять устойчивое положение, расширяется, благодаря чему в трубке 10 снижается давление и жидкость 6 начинает заполнять трубку 1 О через отверстие 11, При этом уменьшается уровень жидкости в полости 5, что вызывает повышение уровня жидкости в трубке 7 и снижение уровня жидкости в камере 3. В дальнейшем после прекращения взаимодействия ролика 16 с зубом храповика 17 при повороте последнего рычаг 4 под воздействием пружины 13 возвращается в исходное положение. В процессе перемещения рычага происходит постепенное сжатие груши 9 пятой 15, вследствие чего жидкость б выдавливается через отверстие 11 из трубки 10 в полость 5, Это в свою очередь приводит к повышению давления в наджидкостном пространстве полости 5 и, следовательно, в наджйдкостном пространстве трубки .7, что вызывает переток жидкости(или смеси исследуемых компонентов) В реакционную камеру 3 заливают известное количество одного.из компо" кентов исследуемой смеси. Другие компоненты смеси (жидкие или порошкообразные вещества) вводят в камеру 3 в герметичных капсулах (не показаны), предотвращающих непосредственный контакт компонентов до начала измерений. В полость 5 наливают тепло- проводную жидкость 6 (ртуть) в количестве, обеспечивающем получение заданного объема наджидкостного пространства Камеры 3 и 4 и полость 5 герметизируют пробками 20-22. После этого в пробке 20 закрепляют трубку У так, чтобы ее нижний заостренный конец находился в исследуемом веществе, не касаясь дна камеры 3, а верхний проходил через пробку 22 и был расположен в наджидкостном пространстве в полости 5, В пробке 22 герметично закрепляют трубку 10 из теплоизоляционного материала так, чтобы ее выпускное отверстие 11 находилось в жидкости 6, а верхний ее конец был выведен из блоЖ 1. На верхнем конце трубки 10 закрепляют грушу 9 в положении, обеспечи". вающем контакт пяты 15 с оболочкой груши 9 при повороте рычага 14 4 4нз одного крайнего положения в другое. При закреплении трубок 7 и 10 происходит их заполнение соответственно исследуемой и теплопроводящей жидкостями1089434 ИИПИ Вшам 2922/38 Тираж 823 ПодаисиоФилиал Ппп затаит", г.Ужгород, ул Проектиая,через нижний заостренный конец трубки 7 в камеру 3. Образующаяся при этом у нижнего концатрубки 7 струя обеспечивает перемешивание компонентов в камере 3. При непрерывном вращении храповика 17 в наджидкостных пространствах трубок 7 и 10 происходит одновременный рост или одновременное уменьшение давления, что вызывает непрерывный процесс перетока смеси из трубки 7 в камеру 3 или из камеры 3 в трубку 7, Скорость вращения храповика 17 выбирается из условий обеспечения наиболее эффективного перемешивания. Выделяющееся или поглощаемое).при взаимодействии компонентов тепло вызывает изменение температуры смеси, которое фик сируется термопарами 18. Сигналы стермопар 18 и 19 поступают в измерительный прибор.Предлагаемый микрокалориметр благодаря уменьшению теплопритока извне в, реакционную камеру через детали механиэма перемешивания и тем самым вьсокойстепени теплоизоляции реакционнойкамеры обеспечивает высокую точность 1 О измерения при исследовании систем свысоким отношением жидкость/твердое 1 п= э ОО/ЮОО - на порядок выше теер по сравнению с известным микрокалориметр ом.