Способ определения теплоемкости жидкости в проточном микрокалориметре

,1444658 25/ 51) 4 С НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОП ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ ноеическоГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Государственное специальконструкторское бюро теплофизго приборостроения(56) Авторское свиретельство СССРУ 808924, кл. 6 01 11 25/20, 1981.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИЖИДКОСТИ В ПРОТОЧНОИ ИИКРОКАЛОРИМЕТР(57) Изобретение относится к областиопределения теплофизических характеристик. Цель изобретения - повьппениеточности определения теплоемкости.Это достигается измерением сигнала дифференциальной термобатареи микро-. калориметра до подачи эталонной жидкости, при ее подаче и при прокачивании исследуемой жидкости, при этом расход эталонной жидкости изменяют до достижения величины сигнала термобатареи, в 1,8-2,5 раза меньшей величины до подачи эталонной жидкости, а расход исследуемой жидкости изменяют до достижения равенства величины сигнала дифференциальной термобатареи величине сигнала при прокачке эталонной жидкости. Искомую характеристикуопределяют по формуле СС 1/С, где С, - теплоемкость эталонной жидкости, Дж/кг К; С С - соответствен- Я но расходы эталонной и исследуемой жидкости. 2 ил.где С, С - теплоемкости исследуемойи эталонной жидкостейсоответственно, Дж/кг К;С С - расходы эталонной и исследуемой жидкостей соответственно, кг/с,Величина электрического сигнала,генерируемого термобатареей калориметра: 30=А 111,где А ( в ) - коэффициент теплочувстВ1 Ввительности;И - тепловая мощность вячейке.Чувствительность определяется как 40 пеЛ1 К где п,е - число термоэлементов икоэффициент термоЭДС термобатареи, В/К;К - полнь 1 й приведенный коэффициент теппопередачиячейки калориметра.Коэффициент К объединяет все тепловые связи ячейки. Если на ячейку подается и выводится жидкость С (см/с) с теплоемкостью С, то чувст вительнос ть уменьшается, становясь 50 пеК + СС Изобретение относится к способам определения теплофизических характеристик.Цель изобретения - повьшение точ 5 ности измерений.Уменьшение сигнала при прокачке обусловлено тем, что часть энергии нагревателя выносится из ячейки с изменением энтальпии жидкости в процес се ее прокачки и сокращается доля топлива, проходящая через тепломеры.С 1 Подбором отношения сигналов - ,1- 2Г обеспечивается максимальная чувстви - 15 тельность измерения. После этого произ - водится прокачка измеряемой жидкости и подбор Ст таким образом, чтобы сигнал с измерительных ячеек оказался таким же, как и при прокачке эталон ной жидкости, т,е. 171 = Г,. Физически это обозначает. Что СТС т = С эс э Отсюда следует, что теплоемкость исследуемой жидкостиС=С, -С, :;1)25"г Отношение сигналов при подаче одной и той же мощности для случая по-, дачи СС и отсутствия подачиП, А 1 К+ СС СС1 +П А К КПри СС = О чувствительность исходная А и сигнал П 1,При СС- Б А-Ои 1, - О.Максимальная скорость изменениядтсигнала й ) возникает при СС = К.При в ,- = 2, таким образом, максиПмальная точность измерения будет отвечать этому условию. Действительно,Б,при соотношении в ,. - 2 изменение ССна 1 ОЕ дает изменение Б 1 57. относительно исходной величины Г 1, если- 5-10 или 1 - 11, то изменение отно -сительно базовой величины 0 1 уже менее 1 Е.На фиг. 1 показано устройстводля осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - сечение А-А нафиг. 1,Устройство содержит щелевой канал1, находящийся в тепловыравнивающемблоке 2 и служащий для прокачки жидкости. Тепловыравнивающий блок 2окружен тепломерами 3, которые впределах каждой ячейки соединены последовательно, На тепловыравнивающемблоке имеется электрический нагреватель 4 (например, равномерно намотанная проволока). Тепломеры 3 вторымисвоими спаями установлены на массивном тепловыравнивающем ядре 5.Тепловыравнивающий блок 2 со щелевимканалом 1 и нагревателем 4 и тепломеры 3 образуют измерительную ячейку. Для уменьшения влияния тепловыхшумов в устройстве предусмотренавторая аналогичная ячейка, тепломерыкоторой включены встречно по отношению к тепломерам 3 измерительнойячейки, Использование щелевого канала 1 с соотношением сторон сечения1:4 - 1:б позволяет получить довольно большие коэфдч 1 циенты теплоотдачи(2000-5000 Вт/м К), .что обеспечивает нагрев жидкости в ячейке, при подаче мощности на. нагреватель 4 до.средней температуры тепловыравнивающего блока на длине в несколько сантиметров (5-б см).1444658 СзС=С, - .С Способ определения теплоемкостижидкости в проточном микрокалориметре, включающий подачу электрическоймощности на нагреватель измерительной ячейки, поочередное прокачиваниечерез нее эталонной и исследуемойжидкостей и регистрацию сигнала дифференциальной термобатареи микрокалориметра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения теплоемкости, измеряют сигнал дифференциальной термобатареи, вызванный подачей мошности на нагреватель измерительной ячейки до подачи эталонной жидкости, подают эталонную жидкость и изменяют ее расход до достижения величины сигнала дифференциальной батареи, в 1,8- 2,5 раза меньшей величины сигнала до подачи эталонной жидкости, прекращают ее прокачку и подают иссле.дуемую жидкость, изменяя ее расход до достижения равенства величины сигнала дифференциальной термобатареи величине сигнала при прокачке эталонной жидкости, при этом тепло- емкость исследуемой жидкости определяют по формуле Я - (1,+СС а 30 Высокий коэффициент теплопроводности материала, из которого выполнен тепловыравнивающий блок 2, обеспечивает выравнивание температурыблока по длине канала, Для обеепе 5чения лучшего выравнивания температуры щелевой канал 1 может быть выполнен, например, в виде спирали.При прокачке эталонной жидкостичерез ячейку и подаче электрическоймощности на нагреватель 4 часть мощности проходит через тепломеры 3,которые генерируют сигнал термоЭДС,пропорциональный прошедшей через нихмощности, а часть выносится из ячейки потоком жидкости, находящейся присредней температуре тепловыравнивающего блока 2.С целью повышения чувствительно 20сти расход эталонной жидкости выбирают таким, чтобы сигнал с тепломеровячейки при прокачке был примерно вдва раза меньше, чем сигнал с тепло-,меров 3 без прокачки. Оптимальным 25является соотношение сигналов1,8-2,5,Уравнение теплового баланса ячейки имеет вид где У - мощность, выделяемая нанагревателе, Вт;- поток, проходящий черезтепломер при прокачке эталонной жидкости, Вт;С - расход эталонной жидкости,9мл/с;С, - удельная теплоемкость эта-лонной жидкости, Дж/млс; 40дй - перегрев эталонной жидкости на выходе относительнотемпературы на входе ядра.Аналогично уравнение теплового баланса в случае прокачки исследуе" 45 мой жидкости записывается как. были одинаковыми, т.е. Р,. - Р, ифнпедует чтОтсюда Таким образом, теплоемкость исследуемой жидкости пропорциональна отношению расходов эталонной и исследуемой жидкостей.Способ позволяет измерить тепло емкость жидкости по отношению к эталону с погрешностью менее 0,43, в то время как измерение известными методами не может быть получено с погрешностью менее 1 Х. Формула и з о б р е т е н и я= Ото + СнСиц ф где индекс "и" соответствует пара метрам исследуемой жидкости.Из анализа уравнений (1) и Г 2) при подаче одинаковой мощности и выбора расхода Сц таким, чтобы сигналы с тепломеров ячейки в обоих случаях СзС = СЯ 1 Сгде С - теплоемкость эталонной 3 жидкости, Дж/кг К; С С - соответственно расходы Р 1 Н эталонной и исследуемой жидкости,1444658 оставитель В. старчеехред И.Дидык Корректор Н, Король тор А. Огар аказ 6499/42В одпислое 30 енно-полиграфическое предприятие, г, Ужго ул. Проектная, 4 изво Тираж 84 Государственного ком лам изобретений и от осква, Ж-,35, Раушска тета СССРрытийнаб., д 4/5