Способ регулирования температуры в термостате

О П И С А Н И -Е (11)744503ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Саюэ СоветскикСоцнапистическикРеспубпмкно делам изобретений н открытийДата опубликования описания 05,07.80(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ТЕРМОСТАТЕ1Способ относится к автоматике, предназначен для поддержания температуры и может быть использован в тех областях науки и техники, где требуется прецизионное термостатированне объектов.Известны способы поддержания температуры, основанные на постоянстве темпе. ратуры в точках фазового перехода. В этик устройствах испольуется изменение объема при переходе веществ из одного агрегатногф состояния в другое или изменение магнитных свойств ряда материалов вблизи точки Кюри 1 и 21.Недостатки указанных способов заключаются в том, что значения поддерживаемых температур ограничены веществами, об. ладающими точкой Кюри, а также большими погрешностями, вызванными достаточно плавным изменением магнитной проницаемости вблизи точки Кюри.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматического регулирования температуры рабочего тела термостата, основанный на том, что измеряют изменение прозрачности рабочего тела термостата при переходе его из одного фазового состояния в другое н 2воздействуют на рабочее тело основным теп ловым потоком 3.Недостатки этого способа заключаются втом, что поддерживаемая температура опре.деляется веществом рабочего тела, которое меняет . свою прозрачность прн фазовом. переходе Подобных веществ мало, что огра.ничивает йоменклатуру значений температуры, которые поддерживаются в термостатах. Кроме того, способ имеет достаточно, большую. погрешность поддержания темпе.10 ратуры, вызванную тем, что прозрачность вещества на интересующем участке в очень большой степени определяется образованием зародыШа твердой фазы, положение которого в объеме случайно. Это приводит к случайному перегреву либо перехлаждению в термостате.Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры и расширения области применения.Поставленная цель достигается тем, чтона рабочее тело воздействуют дополнительным реверсивным тепловым потоком, в моменты реверса которого измеряют отклонения температуры рабочего тела от темпера.туры статирования, алгебраически суммирува тепла в рабочем теле не приводит к из.менению температуры до конца плато (точка), где заканчивается фазовый переход из твердого состояния в жидкое.В дальнейшем увеличение количества теп.5ла прйводит к увеличению температуры до момента времени 1 х, В этот момент времени вновь происходит реверсирование допол нительного реверсивного теплового потокаИз графиков видно, что процесс изменения количества тепла центрирован относительно плато, вследствие этого отклоне.ния температуры в большую сторону равны отклонениям в меньшую сторону относитель но температуры фазового перехода.Если процесс изменения количества теплу ла смещен относительно центра плато наЬЯ, например,в меньшую сторону (фиг. 3), то отклонение температуры в меньшую сторону происходит по величине больше, чем в большую, а при некотором значении смещения ЬЯ отклонение температуры в хф большую сторону вообще отсутствует. Та.ким образом, появление больших отклонений температуры в меньшую сторону свидетельствует о том, что в вещество необхо димо ввести дополнительное количество теп.ла, равного ЬЯ, Для этого включают нагреватель 4, и основной тепловой поток с(, центрирует процесс изменения количества тепла,Если процесс изменения количества тепла смещен на ЬЯ в большую сторону (фиг. 4), то отклонения температуры происходят тольЭе ко в большую сторону. Это свидетельствуе 1о том, что в веществе присутствует избыточное количество тепла и необходимо подвести охлаждающий основной тепловой поток цПри точном центрировании процесса изменения количества тепла отклонения тем- И пературы в большую сторону равны отклонениям в меньшую сторону, а следователь.но среднее значение температуры за период изменения количества тепла остается постоянйым и равным температуре фазового перехода рабочего тела. Правильный выбор теплоемкости термостатируемого объекта практически полностью исключает кратко.временное изменение температуры при переходе рабочего тела из одного фазового состояния в другое.Таким образом, в качестве рабочего тела используются любые вещества, имеющие. фазовый переход. Следовательно, номенкла.тура значений температуры статирования очень велика. Отклонения температуры, по е которым определяется правильность поддерживаемой температуры, кратковременны, лег, ко поддаются сгла жива нию и поэтому точность поддерживаемой температуры пол ностью определяется свойствами фазового перехода вещества.3 Формула изобретения ют их и формируют управляющее воздействие на изменение основного теплового по. тока, пропорциональное данной сумме отклонений.На фиг, 1 приведена схема использования предлагаемого способа; ча фиг, 2 а, За, 4 а - зависимость дополнительного реверсивного теплового потока от времени; нг фиг. 26, 36, 46 - процесс изменения количества тепла в рабочем теле при изменениях дополнительного реверсивного теплового по. тока во времени; на фиг, 2 в, Зв, 4 в - гра. фик зависимости температуры рабочего те.ла от количества тепла и от смещения сред. него значения изменения количества тепла от центральной точки плато с(,).Термостат состоит из рабочего тела 1, имеющего температуру фазового перехода, равную темпепатуре статирования, регулятора 2, соединенного с датчиком 3 и с нагревателем или охладителем 4, вырабатываю щим основной тепловой поток сгь термоста. тируемого объекта 5 и реверсивной термобатареи 6, вырабатывающей дополнительный реверсивный тепловой поток с( .Сущность способа заключается в том, что с помощью реверсивной термобатареи 6 создают дополнительный реверсивный тепловой поток с(, который периодически нагревает нли охлаждает рабочее тело 1. Вследствие реверсивного теплового потока цколичество тепла (;у в рабочем теле увеличивается или уменьшается (см. фиг. 26, Зб, 46). Лмплитуда изменения количества тепла выбирается несколько большей, чем требуется для перевода всей массы рабочего тела из одного фазового состояния в другое. Затем измеряют температуру рабочего тела 1 дат.чиком 3 температуры и основным тепловым потоком с( от нагревателя либо от охладителя 4 добиваются того, чтобы отклонения температуры в положительную и отрицательную стороны относительно температуры фа.зового перехода рабочего тела были равныдруг другу.Наиболее полно сущность метода поясняется графически. В начальный момент времени 10 (фиг. 2) количество тейла в рабочем теле таково, что рабочее тело на ходится посередине плато фазового перехода (точка Д, а дополнительный реверсив.ный тепловой поток ц от термобатареи 6 охлаждает термостат. Это приводит к тому, что количество тепла в рабочем теле уменьшается. Однако температура его остается.постоянной до тех пор, пока вся масса ра.бочего тела не перейдет в твердую фазу.При завершении фазового перехода кончается плато (точка с). Дальнейшее уменьшение количества тепла приводит к уменьшению температуры до момента времени 1 1. В момент времени 1 происходит реверсирование дополнительного теплового потока (. и количество тепла начинает увеличиваться.Увеличение количества тепла приводит к увеличению температуры, которое продол.жается до тех пор, пока не нечнется плато (точка д, Дальнейшее увеличение количестСпособ регулирования температуры в термостате путем воздействия на рабочее тело,3имеющее температуру фазового перехода, равную температуре статирования, основным тепловым потоком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регули рования и расширения области применения, на рабоее тело воздействуют дополнитель. ным реверсивным тепловым потоком, в моменты реверса которого измеряют отклонения температуры рабочего тела от темпера. туры статнрования, алгебраически суммируют их и формируют управляющее воздей ствие на изменение основного теплового по. 6 тока, пропорциональное данной сумме откло. пении. Источники информации,принятые.во внимание при экспертизеВ. Гутя д. а)5 ктная Редактор В. РоманенкоЗаказ 3793/12ЦНИИПИ Гогпо делам33035, Москва,Филиал ППП Пате ин Корректо ПодписшСССР Составитель А. ЗаруТехред К, ШуфрнчТираж 956дарственного комитетанаобретеинй я открытиЖ - 35 Раушская иаб.нт, г. ужгород. ул, Прое