Калориметр

союз СОВетснихСОЦИАЛИСТ ЕСИИХРЕСПУБЛИН Ю ПП ЗЮВ С 01 К 17/О ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРизОВРетений и ОтнрытЮ ГОСУД 170 де ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИХ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вфвкт ОрФинал(72) Л.И, Гальперин, О.Р. Колесов, Л,Б. Машкинов и В,С. Вишняков (71) Отделение ордена Ленина инсти". тута химической физики АН СОСР (53) 53608 (088. 8)(56) 1. Патент францияВ 1566743, кл. С 01 К 17/00, опублнк. 1968,2. Авторское свидетельство СССР В 657279, кл, 6 01 К 17/00, 1976 (прототип).(54)(57) Ц, КАЛОРИМЕТР, содержащий калориметисеский сосуд, центральный блок с измерительными ячейками, окруженными измерителями. тепловых пото ков, соединенными с входом усилителя Компаратор, схему автоматики н интегратор,с блоком регистрации, о т-л и ч а ю щ н й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения путем обеспечения оптимального режима тепяообмена калориметричвского сосуда, в него введены дополнительный комяаратор, блок предварительного нагрева калорииетрического сосуда с термопреобраэователвм в цепи управления, цифроаналоговый преобразователь с источником тока н два сумматора, входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, а выхо.ды соответственно подключены к пврвыи входам коютараторов, вторые входы которых соединены с выходом усилителя и входоминтегратора, выход которого, соединен с управляющим входои. цифро-аналогового преобразователя, выхрдом первого комнаратора и первым входои схемы автоматик,второй вход которой соединен с вйходои второго компаратора, а выход соединен с входом интегратора, при этом Я термопреобразователь блока предварительного нагрева расположен в центральном блоке калориметра.2 Калориметр по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в цепьбратной связи усилителА н в управ хяющую цепь источника тока включены цополнительные термопреобразователн, которые расположены. в центральном блоке калориметра.теля, выходом первого хомларатора ипервым входом схемы автоматики, второй вход которой соединен с выходомвторого компаратора, а выход соединен с входом интегратора, при этомтермопреобразователь блока предварительного нагрева расположен в центральном блоке калориметра.Кроме того, в цепь обратной свя-эи усилителя и в управляющую цепь)сточника тока включены дополнительные термопреобраэователи, которыерасположены в центральном блокекалориметра.На фиг, 1 приведена функциональная схема калориметра, на фиг. 2 -диаграмлаю напряжений на выходе усилителя и на выходах сумматоров.Калориметр содержит массивный цен- тральный блок 1 с двумя измерительны-,ми ячейками 2 и 3, представляющимисобой внутренние гильзы, окруженныеизмерителями тепловых потоков, усилитель 4, интегратор 5 с частотнымвыходом блок регистрации б два сумМетора 7 и 8 напряжения, два цомйЬратора 9 и 10, цифро-аналоговопреобразователь 11 с источником тока12, схему автоматики 13,три термопреобраэователя 14, 15 и 16, блок 17предварительного нагрева, включайщий в себя термопреобразователь 18,нагреватель 19, мост сопротивлений20 и усилитель 21, калориметрический сосуд 1 не показан ).На фиг. 2 кривая 22 показывает изменение сигнала на выходе усилителя4, кривая 23 - изменение сигнала навыходе сумматора 7, а криЪая 24 -иэменение сигнала на выходе суммато.ра 8. и,;,теиие относится к теплофии :ил 1 иэлереииям и может бытьиили опаио для определения количествз тепла, выделяемого при нестациоичринх процессах, таких как, наирил 1.р,"сжигание растворение и др,иэвестси калориметр, содержащийрабо ук ячейку, калориметрическийсосуд, нагреватель и интегратор 1 11,днако этот халорнметр не обес-печиоает. Высокой точности измерения. 1 ОНаиболее близким к изобретениюпо технической сущности является,халориметр, содержащий калориметрический сосуд, центральный блох с изл 1 сритсльным 9 ячейками,охруженнылм из 15мсритилями тепловых потоков; соеднисиинпи с входом усилителя, компаратор, схему автоматики и интеграторбиком регистрации 1,2).Недостатками.известного калори"л 14 трд являются большая длительностьироволимых измерений, а также низ"каж точность, измерения вследствие,того, что .пйедварительный нагревл.л .риметрлйческого сосуда осущестииится импульсом эректрической анаргии непосредственно в калориметрической ячейке последовательно с другими операциями иэмернтельного цикла.,это падет к возрастанию градиентовтемпературы,в измерительной ячейке,увеличению отношения максимального,щ,теплового потока при нагреве ииотоки, соответствующего уровнюустановления сигнала при регулйрнол 1 рсжиме. Кроме того, измерительная схема устройства калориметрав силу ее особенностей не можетобеспечить оптимальный режим работыустройства.Пель изобретения - повышение ) 4 Обыстродействия и точности измеренийпутемобеспечения оптимальнрго режима теплообмена халориметрическогососуда,поставленная цель достигается 45тем, что калориметр содержит калориметрический сосуд, центральный блокс измерительными ячейками, окруженнь 1ми измерителями тепловых потоков,соединенными с входом усилителя, 5 Охомпаратор, схему автоматики и инте-.гратор с блоком регистрации, в неговведены дополнительный компаратор,блок предварительного нагрева кало"риметрического сосуда с термопреоб"разователем в цепи управления, цифроаналоговый преобразователь с источником тока и два сумматора, входыкоторых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, а вйХСдн соответственно подключены к йер- . 80вым входам хомпараторов вторые вхо"дн которых соединены с выходом усилителя и входом интегратора, Выходкоторого соединен с управлщущим вхо-дом цифро-анапогового преобраэова Калориметр работает следующим образом.Калориметрический сосуд, в котором предполагается провести исследуемый процесс сжигание) размащают в блоке 17 предварительного подогрева, где он нагревается до температуры, превышающей температуру массивного блока 1 на 0,5-5 С затем сосуд переносят в рабочую ячейку 3 массивного блока .1; При этом на выходе усилителя 4 появляется, сигнал, соответствующий перегреву измерительной ячейки 3, участок а -о на фиг. 2)который поступает на вторые входы ком-параторов 9 и 10. На первые входы хомпараторов с выходов сумматоров 7 и 8 подаются некоторые начальные напряжения 004 Оо 1 Как только сигнал на выходе усилителя достигнет значения Оолсрабатывает хомпаратор 9, иа его выходе возникает импульс, который, поступая на управлякщий вход цифро-аналогового преобразователя 11, переводит его в новое состояние. При этом на выходе цифро-аналогового преобразователя 11 возникает напряувеличение-сопротивления термопреобразователя 1 б приводит к увеличению тока питания цифро-аналогового преобразователя и тем саввам к увеличению амплитуды ступенъки напряженияЛье на выходе цифро-аналогового преобразователя. Это. необходимо для того, чтобы сохранить масштаб ступеньки при изменении постоянноЯ времени измврительноЯ ячейки от изменения температуры централъного блока и тем санная повысить точность измерения. жение аО а .на выходе сумматоровссстнетстнеинс напряжения От = Опт+ЬО; 0= Оо+ К а О где у - коэффициент деления делителя сумматора 8.Как только напряжение на выходе уоилителя достигнет значения 01 , вновьпроисходит срабатывание компаратора9, при этом на первых входах компаратсрон соответственно устанавливаютсянапряжения О и 0;э, Ступенчатое нарастание напряжений на выходах сумматорсн происходит до тех пор, покарастет напряжение на выхЬде усилителя.Затем калориметрический сосуд начина"ет остывать, при этом напряжение навыходе усилителя начинает уменьшаться. Как только процесс остываниястает регулярным и напряжение на выходе усилителя достигает значенияЪО (момент времени Ж , срабатываеткомпаратср 10 и через схему .автоматики нключает интегратор 5, при этомодновременно инициируется исследуеьыйпроцесс зажигается исследуемое вещество. От сгорания исслвдуемрго вещества сосуд и ячейка 3 снова перегреваются участок 8-2, ка фиг. 2), приэтом компаратор 9, управляя переключением цнфро-аналогового првобраэова"теля 11, следит за ростом напряже"ния на выходе усилителя 4, которовсначала возрастает, достигает. макси- ЗОмального значения, а потом уменьша"ется. для сокращения времени измерения, интегрирование сигнала усилителя ведется до момента наступлениярегулярного режима остываниякалориметрйческого сосуда точка У нафиг. 21. В этот момейт схема автоматики выключает интегратор. Приэтом, для того чтобы учесть разницутеплот, оставшихся в ячейке пжле 4 рпрогрева и после измерения, в течение времени интегрирования, с выходакомпаратора 10 непосредственно на одну из декад цифрового индикатора ьподаются ымпулъсы, количество которве 1пропорционалъно указанной разнице.теплот.,Тепло, переходящее в централь-.ный блок 1 от перегретО 1 ячеЯки 3,ныэынает подъем температуры блока 1 и унеличение сопротивления термс- преобразователвЯ 14, 15 и 16.,Увеличение сопротивления термспреобразователя 14 рринсщит к увеличению тока н нагревателе 19 блока 17 предварительного нагрева и подъему его температуры дс заданной пс уровню температуры блока 1, что позволяет свести к минимуму перегрев калориметрического сосуда, а значит обеспечить оптимальные условия теплообмена калориметрического сосуда, а также снизить динамический диапазон тепловых потоков прн измерении и, тем саьым, снизить погреш ность оЪ нелинейности, нозникакщей при перервав. увеличение сопротивления термопрвобраэователя 15 вызывает увели, чение коэффициента передачи усилителя 4 и тем самым позволяет скомпенсировать изменение чувствительности измерительной ячейки вследствие изменения ее температуры. Наличие новых элементов в калорнметре выгодно отличать его от устройства прототипа, так как позволяет повысить быстродействие и точность измерения.По сравнению с калориметроманалогичного назначения АХС-З, время измерения снижается в 3 " 5 раэ, а точность измерения повышается в 2 - 5 раэ.загород, ул. Провктн фПате иал ПП е е 7(50 Т ВНИИПИ ГосудаР по далаи мао 3035, Москва, Ф ЕЕПодпи снокоиитвта СССРи открмтийуюскал наб., д. 4/5щит г аз 87 аенно етенн 35, Р