Устройство для определения теплоемкости материалов

О П И С А Н И Е )51 ззо 4ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскин Социалистических республик) Я 25/" о 1 осударственный номнтет Совета Инннстров СССР по делам нэобретеннй н открытнй(5 З) У 3,).3(1 )л Сй.1 Ц, С) 05, . ата опубликования описания 2 Л. Н, Лариков, Л, М А, В, Золоту72) Авторы изобретеии рона,лановл, (А. Д, Евпр инской .:С бн.1 раипсхой СС титут металлофизик Специальное конст гнтута металлофизик и АН Ухр рухторс хо и АН Ухр.И 1 КЫЛ 1 ТЕРИА ЛОВ жит калориметр 1 с плоизолирукяцими И зобретение относится к устройствамдля определения термических свойств материаловнапример удельной теплоемкости, Оно может найти применение в приборостроении, машиностроении ц експери- Ь ментальной технике,Известно устройство для измерения удельной теплоемкости, содержащее измерительную ячейку с помещенным в ней исследуемым образцом, расположенную вну три теплового экрана малой мощности, печь 1 ,оольщой мощности с помещенными в ней изме ,рительной ячейкой и печью малой мошн.сти,. иаружную охлаждаемую оболочку, нагрева,тель сопротивления для обогрева образца, 15 источник стабилизированного постоянного на пряжения, аналоговый ваттметррегулятор температуры, источник переменного напряжения большой мощности, регистратор температуры образца, ваку. умный на Сос, генератор инертного газа, индика,тор режима охлаждения.Недостатком описанного устройства является невысокая точность соблюдения квазиадиабатического режима, И Цель изобретения - повышение тчнлоти регистрации температурной;мвн,нмости истинной теплоемкостц л 1 атриолов)теплопроводности,Роставленная пель дости 1 аетсн тем,что в систему лодд".ржания ква,зивдивбатических услоьий введена добавсчная ценсодержащая датчйх разности температуробразца и второй теплоизолирующей обо)почки, добавочная цепь програлмного,нагрева образца, включающая прецизионныйзадатчик программы и блок автоматичеокого поиска и выхода на режим в завнсимости от теплоемкости исследуемого ,материяла, а в цель регистрации введен блок формирования сигнала поправки на )теплоемкость деталей калориметра соединенный с суммирующим блоком, и бло формирования скорости нагрева.Ьлок-схема предложенного устройства для определения тепноемкости материалов показана на чертеже,Устройство содер513304, оболочками 2, 3, в который помещен метвшический образец 4, внутренний источникнагрева 5 образца, источник нагрева,6 образца с низкой теплопроводностью,датчик разности температур 7 образца ипервой теплоизолируюшей оболочки, усилитель сигнала разности температуры 8образца и первой теплоиэолирующей обо-лочки, регулятор мощности нагрева 9первой теплоизолирующей оболочки с бло-1ком питания, датчик разности температур 10 образца и второй теплоизолирующей Оболочхи, усилитель сигнала разности температур 11 образца и второй теплоизолирующей оболочки, регулятор мощности нагрева 12 второй теплоизолирующей оболочки, прецизионный эадатчикпрограммы 13, усилитель разности сигналов 14 от эадатчика и дятчика темпе-ратуры образца, регулятор программного нагрева образца 15, блок автомати 1ческого поиска и выхода на рабочий режим 16, стабилизированный источник нагрева 17 образца, блок коммутации 18нагрева в режимах с постоянной скорос-тью нагрева и при постоянной калиброванной мощности нагревателя, самописец19 блока регистрации температурной зависимости истинной теплоемкостиблокформирования сигнала поправки 20 натеплоемкость деталей калориметра, соединенный с суммирующим блоком 21,блок формирования сигнала обратной скорости нагрева 22, термопары температуры образца 23, 24 и датчик контролямощности 25.Устройство работает следующим образом,ВАлгебраически суммированный сигналзадатчика температуры образца 13 и термопары образца 24 подается через усилитель сигнала 14 на регулятор 15 программноо нагрева образца, С помо щью регулятора программного нагрева образца 15 и блока автоматического поиска и выхсда на режим 16 производится нагрев образца стабилизированным источником питания 17 через датчик контроля мощности 25, расходуемой на нагрев образца, При этом автоматически создаются квазиадиабатические условия образца благодаря сигналам датчиков разности температур образца - и первой и второй теплоиэолирующих оболочек на выход соответствующих терморегуляторов 9 и 12. При выполнении режима нагрева образца, заданного эадатчиком 13, с повышением температуры образца изменяетс мощность нагревателя. При этомдатчик контроля мощности 25 формируетсигнал, пропорциональный (при собподении кваэиадиабатических условий) теплочемкости материала, Самописец 19 реги-стрирует истинную теплоемкость мате- ,риала с хорошей теплопроводностью взависимости от температуры, Синхронноизменением температуры образца блок1120 формирует сигнал поправки на теплоемкость деталей калориметра, В ходе измерения сигнал поправки алгебраическисуммируется с измеряемой величиной вблоке суммирования 21При выполнении режима нагрева обраэца при постоянной калиброванной мощности (в случае использования материаловс низким коэффициентом теплопроводности, когда нагрев образца с постояннойскоростью затруднен), задатчиком служитизмеритель мощности 25, зафиксированный на определенном уровне сигнала. Нагрев образца производится внутренним нагревателем 5, который с помощью блокакоммутации 18 соединен с системой проМ граммного нагрева образца,Для улучшения равномерности нагреваобразца нагреватель эапрессован в обра-зец при его изготовлении. Для увеличения точности показания термопары также,запрессованы в образец.При повышении температуры образцасигнал.с термопары подается в блок формирования 22, где вырабатывается сигналобратной скорости нагрева, пропорциональ ный (при соблюдении квазиадиабагических,условий) истинной теплоемкости матери-,ала. Сигнал поправки на теплоемкостьдеталей калориметра блок 20 модулируетв масштабе обратной скорости нагрева, а4 Э теплоемкость определяется как результаталгебраического суммирования обратнойскорости нагрева и сигнала поправки вблоке суммирования 21.Таким образом, самописец регистри 4 ф рует температурную зависимость истиной теплоемкости.На регистрирующем комплексе устройстьа предусмотрен выход на ЭВМ.Таким образом устройство позволяетВ Определять температурную зависимостьистинной теплоемкости как материалов схорошей теплопроводностью, например металлических образцов, так и материаловс низкой теплопроводностью, напримерй окислов металлов, огнеупоров и т, д.В случае измерения теплоемкости ме-таллических образцов, установка работает по первому режиму, т, е образец нагревается с постоянной сноростьь, чтофф обеспечивается регулятором прн раммно 5го нагрева образцд 3.5, При атом, если образец находится в квазиааиабатических условиях, истюшая теплоемкость пропор риональна мощности, расходуемой на нагреа образца, т. е. датчик измерения мощности 25 формирует сигнал, пропор юаональный теплоемкости материала,При определении же теплоемкости ма- , ериалов с низким коэффициентом теплороводности, например окислов металлов огда поддержание постоянной скорости, агрева затруднено, устройство работает о второму режиму - при постоянной мощности нагрева. При этом в случае соблюдений квазиадиабатических условий еплоемкость пропорциональна обратной .корости нагрева, Сигнал обратной окои нагрева формируется в блоке 22. Для повышения точности получаемых реультатов при работе устройства в оборежимах вводятся поправки на тепло емкость двталей калориметра. Следовательно, йредложвйное устройство дляопределения теплоемкости позволяет расширить возможности определения темпе ратурной зависимости истинной тецлоем- кости материалов с высоким и ниэкич коэффициентами теплопроводности, повысиГь точуин.ть 1 юл/9 ломих м:з(льтйтос простить процесс Йзмиро 11 ии 11 (:Окрпюь время его проведения. Э формула изобретения 1Устройство для определения теплоемости материалов, содержащее калориметр, систему поддержания квазиадиабатических условий с теплоиэолирующей оболочкой, схемы измерения, регулирова Ьия и регистрации, о т л и ч а ю щ е -с я тем, что, с целью повышения точ ости, оно содержит вторую теплоизолиующую оболочку, а в схему измерения ведены дополнительный датчик разности емператур,образца и второй теплоизолирующей оболочки и цеиь программного агрева образца, включающая,прециэионый задатчик программы и блок автомафф тического поиска и выхода на рабочий ежим в зависимости от теплоемкостн браэпа, а в схему регистрации введен, лок формирования сигнала обратной скоости нагрева и блок формирования сил йй ала поправки на теплоемкость деталей калориметра, соединенный с суммируюим блоком;Составитель А. ВолкоТехрерИ. Ковач,РекторТ., Кравченко,Редакто вская Тир Зжаз 106 М 56ЦНИИПИ Г арств по дела13035, Моск илиал 1 ИП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,аж 1029го комитета Соизобретений иЖ, Раушск одписноеинистров СССРийде ветаокрытаи на