Способ определения утечек тепла по проводам калориметра

 

Изобретение может быть использовано в теплофизике, теплоэнергетике и калориметрии и позволяет повысить точность измерения теплофизических параметров. Для этого в способе, включающем пропускание постоянного электрического тока через градуировочный элемент и измерение джоулевой 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. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 К 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4841334/ 30 (22) 15,05.90 (46) 30.08,92. Бюл. N 32 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с экспериментальным производством Института ядерных исследований

АН УССР и Институт ядерных исследований

АН УССР (72) С.И,Азаров и И.А.Дурицкий (56) Журнал физической химии, 1974, т.8, М

9, с. 2377-2379, Авторское свидетельство СССР

N 932291, кл. и 01 К 17/00, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УТЕЧЕК ТЕПЛА ПО ПРОВОДАМ КАЛОРИМЕТРА (57) Изобретение может быть использовано в 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 f1(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 (прототип изобретения) явля„„. >Ц„„1758452 А1 мерения 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 > м. что в способе при неизменной джоулевои мощности для разэ иым диймйтрон нроиодОЙ проиэподйт иэмцрение чувствительности и си -нала калори= метра, по которым экстраполяцией определяют чувствительность и сигнал калориметра при отсутствии проводов, а вы. числание утечек тепла осуществляют по математическому выражению где W — джоулевая мощность, выделяемая на градуировочном элементе;

Е (cD ) — сигнал калориметра в зависимости от диаметра проводов;

К (Ф ) — чувствительность калориметра в зависимости от диаметра проводов;

Е(cD = О) — сигнал калориметра при отсутствии проводов,"

К(Ф = О) — чувствительность калориметра при отсутствии проводов.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявленный способ отличается применением времен ной последовательности операций. выполняемых с калориметром и набором однородных проводов одинакового сечения; возможностью определения утечек тепла по проводам калориметра с учетом утечек за счет теплопроводимости, конвекции и излучения с боковой поверхности провода; использованием новой расчетной формулы 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. 2 изображена зависимость чувствительности калориметра от диаметров проводов; на фиг, 3 показана зависимость сигнала калориметра от диаметра проводов.

Устройство содержит калориметр 1, градуировочный элемент 2, сигнальные 3 и потенциальные 4 провода, которые подсоединены к вольтметру, токовые провода 5 подключены к образцовой катушке 6 сопротивления и источнику 7 питания постоянного тока.

Поскольку не обнаружено технических решений, имеющих признаки, сходные с отличительными признаками нашего предложения, можно сделать вывода о соблюдении критерия ",существенные отличия".

Способ осуществляется следующим образом, Помещают калориметр 1, например, с набором однородных медных проводов ди35

55

30 амотров 0,4 мм (Фц (токовых 5 и г1отенци= альных 4) Одинакового сечения в термостатированные услоаия, Пропуская электрический

TQK от МсТ04НМКВ 7 питания через токовые провода 5 и градуировочный элемент 2, определяют джоулевую мощность, выделяющуюся на нем, с помощью регистрации падения напряжения U потенциальными проводами 4 и тока I, проходящего через образцовую катушку 6 сопротивления, При стационарном режиме работы калориметра измеряют его чувствительность К (cD I) и сигнал Е (Ф1). Затем проводят вышеперечисленные измерения с другими диаметрами проводов (Фг = 0,25 мм и Фз = 0,10 мм) при постоянной мощности, выделяемой на градуировочном элементе. Причем для построения зависимостей К (Ф ) 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 ц (e ) —, е Ф. Ф =О), Е(Ф = О) 1<(Ф,) где n — количество наборов проводов(п — 1, 2, 3 „. N). Так, например, для нашего случая при диаметре проводов CDm = 0,20 мм утечки тепла по медным проводам калориметра составят

qym (Фгп) 0,20) = 0.166 (1 - — — ) =

1,1 0,76

1,3 0,65

= 1,66 .10 Вт; или Лцу п — - - 1,0%.

q, (Ф =0,2„1

U . С другой стороны, измерение утечек тепла способом (прототипом) даст значение для Фп1 = 0,2 мм.

qym(Ф„, = 0,2) = 0,96 10 Вт или Aqym — - — -. =- 0.37%, q m (cDm =0,2)

l U т.е. получим занижение погрешности измерения Лqy„(cDm = 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 дополни17584 Я тельную ошибку 8 конечном результате из. мерения теплофизических параметров.

Таким образом, предлагаемый способ определения утечек тепла в проводах калориметра позволяет сравнительно с прототи- 5 пом повысить точность прецизионных теплофизических параметров с учетом утечек тепла примерно на 1ь, Формула изобретения !О

Способ определения утечек тепла по проводам калориметра, включающий пропускание постоянного электрического тока через градуировочный элемент калориметра, измерение джоулевой мощности на гра- 15 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 измерение чувствительности и сигнала калориметра, по которым экстраполяцией определяют чувствительность и сигнлл ка лориметрв при отсутствии проводов, а вы. числение утечек тепла осуществляют по математическому выражению (Ф„),=а(1 ЕСФПЖФ =DO) е (Ф = 0) l<(cD,) где И/ — джоулевая мощность на градуировочном элементе калориметра;

Е (Ф ) — сигнал калориметра в зависимости от диаметра проводов;

К (Фп) — чувствительность калориметра в зависимости от диаметра проводов;

Е(Ф = 0) — сигнал калориметра при отсутствии проводов;

К(Ф = О) — чувствительность калориметра.при отсутствии проводов.

1758452

0,7

Составитель С, Азаров

Редактор Т. Лошкарева Техред M,Моргентал Корректор А. Долинич

Заказ 2991 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, t01