Устройство для определения температуры фазовых переходов

СОЮЗ СОВЕТСНИХВЦФВЗУПНПаРЕСЙУВЛИН ОЮ 01) ОПИСА ЗОБРЕТЕНИЯВЩВТЛЬСТВУ . К АВТОРСКО ение в термоСССР, 1961, ельство СССР 25/04, 1981 сУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЬ 1 ТИИ(71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации(54)(57)УСХРОйствО ДПЯ ОПРЕДЕЛЕНИИТЕМПЕРАТУРЫ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ, содержащее измерительную ячейку, состоящую из теплопровода термодатчи-,ка, потенциального, измерительного и охранного цилиндрических электродов, размещенных в теплопроводе н имеющих с ним общую ось симметрии, н блок регистрации, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения температуры,теплопровод состоит из цилиндрической рубашки, торцовых шайб и сквозного стержня, имеющих общую ось симметрии и образующих замкнутый кольцевой зазор, на цилиндрических внутренних поверхностях которого ра положены потенциальный и измерительный электроды, выполненные из материала с большой теплопроводностью и отделенные от теплопровода электро- ,изоляцией с высоким объемным и по-.: верхностным удельным электросопротив лением а термодатчик расположен между поверхностью потенциального электрода и ;злектроизоляцией.Применяемый в устройстве электрический усилитель У 5-5 обладает зна чительной постоянной времени, что приводит к инерционности измерения разности потенциалов между электродами датчика и появлению несоответ" ствия между измеренным и истинным 55 1 1130Изобретение относится к измерительной технике, а именно к определению температур начала кристаллизации и застывания жидкостей и можетбыть использовано для оценки качества различных нефтепродуктов,Известно устройство для определения температуры кристаллизациииндивидуальных жидкостей, выполненное в виде печи для исследуемого ма Отериала, в которой размещены датчикитемпературы и электропроводности, с1помощью которых снимается термограмма. Соответствующий участок термограммы при кристаллизации многокомпонентных жидкостей неявно выражен и поэтому определение температурначала кристаллизации и застываниятаких жидкостей производится косвенными методами по изменению различных 20физических свойств ЯНедостатками устройства являютсядлительность процесса измерения, зависимость результата от индивидуальных особенностей исполнителя, невозможность определения температуры начала кристаллизации непрозрачныхнефтепродуктов.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения температур начала кристаллизации и застывания нефтепродуктов,включающее в себя измерительную ячейку, состоящую иэ теплопровода, термодатчика, потенциального, измерительного и охранного цилиндрическихэлектродов, размещенных в теплопроводе и имеющих с ним общую ось симметрии, и блок регистрации 2,40Однако в устройстве обязательным условием для возникновения разности потенциалов является неравномерное охлаждение исследуемого вещества от внешнего электрода к внут 45 реннему, что приводит к появлению градиента температуры по объему измерительного датчика и отличию регистрируемой температуры от истинной температуры жидкости в данный мо 50 мент времени,785значением разности потенциалов при данной температуре.Эти недостатки не позволя.т определить температуры начала кристаллизации и застывания вещества с большой точностью. При скорости охлаждения датчика с веществом не менее 1 град/мин, что является обязательным условием в этом способе, погрешность определения искомых низкотемпературных параметров может составлять несколько градусов,Цель изобретения - повышение точности определения температур начала кристаллизации и застывания жидкостей.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения температуры фазовых переходов, содержащем измерительную ячейку, состоящую иэ теплопровода, термодатчика, потенциального и охранногоцилиндрических электродов, размещенных в теплопроводе и имеющих с ним общую ось симметрии, и блок регистрации, теплопровод.состоит иэ цилиндри:еской рубашки, торцовыхшайб и сквозного стержня, имеющих общую ось симметрии и образующих замкнутый кольцевой зазор, нацилиндрических внутренних поверхностях которого расположены потенциальный и измерительный электроды, выполненные из материала с большой теплопроводностью и отделенные от теплопровода электроизоляцией с высоким объемным и поверхностным удельным электросопротивлением, а термодатчик расположен между поверхностьюпотенциального электрода и электро- изоляцией,Устройство включает в себя измерительную ячейку и блок регистрации, В состав измерительной ячейки входят температурный блок и измерительный датчик электросопротивления жидкости. Температурный блок состоит из наружной рубашки, внутреннего стержня, торцовых шайб охлаждения и термодатчика. Электроды измерительного датчика выполнены иэ материала с большой теплопроводностью и имеют малую теплоемкость, Измерительный датчик размещен в температурном блоке и отделен от него фторопластовой изоляцией, а термодатчик расположен на нерабочей поверхности одного изэлектродов.3 1130На фиг.1 изображен температурныч блок с измерительным датчиком; на фиг.2 - схема измерения электричес" кого сопротивления и температуры жидкости; на фиг.З - эксперименталь ные кривые зависимости электрического сопротивления исследуемых веществ от температуры.Температурный блок выполнен из меди и состоит из наружной рубашки 1, О внутреннего стержня 2 и торцовых шайб 3 и 4. Такая конструкция температурного блока позволяет снизить до минимума градиент температуры по объему исследуемой жидкости при ее 5 охлаждении. В верхней торцовой шайбе находятся отверстия для выводов 5-7 электродов измерительного датчика электрического сопротивления и выводов 8 и 9 термодатчика и отверстие 2 О 10 для заливки исследуемой жидкости,В температурный блок помещен измерительный датчик электрического сопротивления, выполненный в виде цилиндрических электродов: внутреннего 25 измерительного электрода 11, внешнего высокопотенциального электрода 12 и двух охранных электродов 13. Электроды изготовлены из медной фольги для уменьшения их теплоинертности. На нерабочей поверхности внешнего электрода расположен термодатчик 4 - медный термометр сопротивления. Такое размещение позволяет избежать влия ния электромагнитного поля, создава, емого термодатчиком на ток, протека 35 ющий в межэлектродном пространстве 15 при измерении электрического сопротивления жидкости, а также измерять истинную температуру жидкости в данный момент времени, так как температуры жидкости и поверхностей элеКтродов всегда равны за счет малой теплоинертности электродов.Измерительный датчик изолирован от температурного блока фторопластовой пленкой 16, что значительно снижает токи утечки и позволяет измерять большие электрические сопротивления нефтепродуктов.Охлаждение ячейки производится путем ее помещения в сосуд Дьюара, таким образом, чтобы нижняя часть стержня охлаждения была погружена в жидкий азот. Исследуемая жидкость охлаждается равномерно по всему объему. Выводы электродов измерительного датчика сопротивления, изготовленные из мед- ной фольги, подключают к клеммам тераомметра Ебдля измерения электрического сопротивления жидкости. Сигнал с термодатчика подают на измерительный мост, В диагональ моста включается цифровой вольтметр В 7-6,по показаниям которого определяется температура жидкости. По полученным данным строят графики зависимости логарифма электрического сопротивления от температуры жидкости (фиг,З). На экспериментальных кривых для о-ксилола и авиационного топлива типа ТСс повышенной температурой начала кристаллизации температуры, при которой начинается резкое возрастание электрического сопротивления, соответствует температуре начала кристаллизации, а температура, при которой оканчивается резкое возрастание сопротивления, соответствует температуре застывания. 50 Для измерения электрическогосопротивления жидкости выводы17-19 электродов измерительного дат 785 4чика измерительной ячейки 20 подключаются к соответствующим клеммам . тераомметра 21 типа Е 6-3 или анало,гичного ему (фиг.2).Для измере, ния температуры жиДкости выводы 22 и 23 термодатчика подключают к измерителю 24 сигнала термодатчика, включающему в себя мостовую схему 25 и цифровой вольтметр 26 типа В 7-16 или аналогичного ему, Такая конст-, рукция устройства позволяет производить равномерное охлаждение жидкости, вследствие чего происходит одновременная кристаллизация и резкое возрастание электрического сопротивления по всему объему жидкости. При этом становится возможным одновременно производить измерение истинной температуры и электрического сопротивления жидкости для определения искомых низкотемпературных параметров. Производят определение температуры начала кристаллизации и застывания о-ксилола и авиационного топлива ТСИсследуемую жидкость в количестве 5 смзаливают в измерительную ячейку. Ячейку помещают в сосуд Дьюара таким образом, чтобы нижний конец стержня охлаяКения был погружен в жидкий азот,11Устройство позволяет значительно повысить точность определения температур начала кристаллизации и эа 1стывания жидкостей. Точность определения температур начала кристаллизациии застывания жидкостей зависит в основном от точности измерения температуры жидкости, так как измеритель 1 30785электрического сопротивления должен обеспечивать измерение только относительного изменения сопротивления, которое при кристаллизации возрастает З на 1-3 порядка. Больная точность измерения температуры жидкости обеспечивается конструкцией измерительной ячейки,