Способ определения утечек тепла по проводам калориметра

(я)5 6 01 К 17/О ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о-технолоным произледованийледований 974, т.8, М ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторсгическое бюро с экспериментальводством Института ядерных иссАН УССР и Институт ядерных иссАН УССР(56) Журнал физической химии, 19, с. 2377-2379,Авторское свидетельство ССМ 932291, кл. й 01 К 1700, 1980 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УТЕЧЕКТЕПЛА ПО ПРОВОДАМ КАЛОРИМЕТРА57) Изобретение может быть использованов теплофизике, теплоэнергетике и калориметрии и позволяет повысить точность изИзобретение относится к измерениям количества тепла, а именно к способу определения утечек тепла по проводам калориметра, и может быть использовано для прецизионных измерений теплофизических параметров.Известен, например, способ определения утечек тепла па проводам калориметра посредством дифференциальной термопары, заключающийся в нахождении градиента температур в проводах и вычислении утечек тепла по аналитической зависимости (1).Недостатком данного способа является то, что в аналитическую зависимость подстав. ляют расчетный предполагаемый градиент температур по длине провода, что снижает точность определения утечек тепла.Наиболее близким к предлагаемому изобретению (протатип изобретения) являмерения теплофизических параметров. Для этого в способе, включающем пропускание постоянного электрического тока через градуировочный элемент и измерение джоулевай мощности, выделяемой на нем при стационарном режиме работы прибора, с последующим вычислением утечек тепла с помощью аналитической зависимости, вводят новые операции, а именно измеряют чувствительность и сигналы калориметра при различных диаметрах проводов и неизменной джоулевой мощности, выделяемой на градуировочном элементе, причем каждое измерение проводится с набором однородных проводов одинакового сечения, находят чувствительность и сигнал калориметра при отсутствии проводов и определяют утечки тепла для различных диаметров проводов по математической формуле, 3 ил,ется способ определения утечек тепла по проводам, заключающийся в пролускании постоянного электрического тока через градуировочный элемент и измерении джоулевой мощности, выделяемой на нем при стационарном режиме работы и рибора с последующим вычислением утечек тепла с помощью аналитической зависимости 2).Недостатком способа является то, чта он позволяет определять утечки тепла только теплопроводимостью, и при этом не учитываются утечки тепла конвекцией и излучением, а это увеличивает погрешность измерения теплофизических параметров,Цель изобретения - повышение точности определения утечек тепла по проводам калориметра.Цель достигается чм. что в способе при неизменной джоулевои мощности для раз35 40 45 50 55 ных диаметроа проаодой произаодят измерение чувствительности и сигнала калори= метра, по которым экстраполяцией определяют чувствительность и сигнал калориметра при отсутствии проводов, а вы числание утечек тепла осуществляют по математическому выражениюгде ВУ - джоулевая мощность, выделяемаяна градуировочном элементе;Е (Фв) - сигнал калориметра в зависимости от диаметра проводов;К (Фп) - чувствительность калориметрав зависимости от диаметра проводов;Е( Ф = О) - сигнал калориметра при отсутствии проводов,"К(Ф = О) - чувствительность калориметра при отсутствии проводов.Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что за.явленный способ отличается применениемвременной последовательности операций,выполняемых с калориметром и наборомоднородных проводов одинакового сечения; возможностью определения утечектепла по проводам калориметра с учетомутечек за счет теплопроводимости, конвекции и излучения с боковой поверхности провода; использованием новой расчетнойформулы при нахождении утечек тепла.Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна".Предлагаемое изобретение осуществлено при помощи устройства, схема которого приведена на фиг, 1; на фиг. 2изображена зависимость чувствительностикалориметра от диаметров проводов; нафиг, 3 показана зависимость сигнала калориметра от диаметра проводов.Устройство содержит калориметр 1,градуировочный элемент 2, сигнальные 3 ипотенциальные 4 провода, которые подсоединены к вольтметру, токовые провода 5подключены к образцовой катушке 6 сопротивления и источнику 7 питания постоянного тока.Поскольку не обнаружено техническихрешений, имеющих признаки, сходные с отличительными признаками нашего предложения, можно сделать вывода о соблюдениикритерия ",существенные отличия".Способ осуществляется следующим образом,Помещают калориметр 1, например, снабором однородных медных проводов ди 5 10 15 20 30 амотров 0,4 вне (Фц (токовых б и потенции= альных 4) одинакового сечения в термостатированные услоаия, Пропуская электрический ток от исона 7 а ерез токовые провода 5 и градуировочный элемент 2, определяют джоулевую мощность, выделяющуюся на нем, с помощью регистрации падения напряжения О потенциальными проводами 4 и тока 1, проходящего через образцовую катушку 6 сопротивления, При стационарном режиме работы калориметра измеряют его чувствительность К (Ф 1) и сигнал Е (Ф 1). Затем проводят вышеперечисленные измерения с другими диаметрами проводов (Ф 2 = 0,25 мм и Фз = 0,10 мм) при постоянной мощности, выделяемой на градуировочном элементе, Причем для построения зависимостей К (Фп) и Е (Ф) достаточно провести измерения К и Е при 2 - 3 диаметрах проводов одного сечения, например 0,1, 0,3 и 0,5 мм, после чего находят с помощью построенных на фиг, 2 и 3 зависимостей чувствительность К ( Ф = О) и сигнал Е (Ф -- О) калориметра путем экстраполяций полученных прямых в сторону уменьшения диаметров проводов до точки пересечения прямых с осью ординат, т,е. при отсутствии проводов. Далее определяют утечки тепла из калориметра для различного набора диаметров проводов по формуле(, ) ч, ефЩф=О) Е(Ф = 0) 1(Ф,) где п - количество наборов проводов (и - 1, 2, 3 . М). Так, например, для нашего случая при диаметре проводов Фп = 0,20 мм утечки тепла по медным проводам калориметра составятЧугп (Фгп) 0 20) = 0,166 (1 - --=1,1 0,76 1,3 0,65=1,66 10 Вт;или Ьцугп -- " -1,0%.царе (Фгп = 0,21УпоС другой стороны, измерение утечектепла способом (прототипом) даст значениедля Фп = 0,2 мм,Чугп( Фгп = 0,2) = 0,96 10Втц. (Фп =0,2)т,е. получим занижение погрешности измерения Ьс 1 уп( Фгп = 0,2) на 0,43%, Такое различие можно объяснить тем, что в способе (прототипе) измеряют утечки тепла по проводам только с учетом теплопроводности, без учета конвекции и излучения с боковой поверхности провода, а это вносит дополни тельнуе ошибку в конечном реэульта 1 О иэмерения теплофиэических параметров,Таким образом, предлааеый способопределения утечек тепла в проводах калориметра позволяет сравнительно с прототипом повысить точность прецизионныхтеплофизических параметров с учетом утечек тепла примерно на 1 О 4,формула изобретения О Способ определения утечек тепла по проводам калориметра, включающий пропускание постоянного электрического тока через градуировочный элемент калориметра, измерение джоулевой мощности на гра дуировочном элементе калориметра и вычисление утечек тепла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения утечек тепла по проводам калориметра, при неизменной джоулевой 20 мощности для разных диаметров производят иэмерение чувствительности и сигнала калориметра, по которым экстраполяцией опредаляют чувствительность и сигнлл ка лориметра при отсутствии проводов, а вы числение утечек тепла осуществляют по математическому выражению(Ф ) ( Е (ФПЯф Е е(ф =О) (ф,) где ЧЧ - джоулевая мощность на градуировочном элементе калориметра;Е (Фп) - сигнал калориметра в зависимости от диаметра проводов;К (Фп) - чувствительность калориметра в зависимости от диаметра проводов;Е( Ф = О) - сигнал калориметра при отсутствии проводов;К(Ф = О) - чувствительность калориметра.при отсутствии проводов.1758452 Корректор А. Долинич Реда кт Заказ 2991 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель Т. Лошкарева Техред М,Мо