УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТИ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВЕЩЕСТВ.

Изобретение относится к области теплотехнике, в частности к измерительным установкам твёрдых тел.
Целью изобретения является определение теплоёмкости и теплопроводности твёрдых тел ниже критических точек путём охлаждений металлических материалов.
В частности, предлагаемая установка, состоящая из электропечи, которая позволяет равномерно нагреть цилиндрические образцы. С помощью термопары, сигнал подаётся об изменении температуры внутри образцов в цифровые термометры «Digital Multimeter», которые прямо фиксируют результаты измерения на компютере в виде таблиц. Точность измерения температуры составляет 0,10С, а погрешность 0,5%.

Изобретение относится к области измерений, в частности, к измерительным теплотехническим устройствам.
Область измерений: температурные и теплофизические измерения. Температура измеряется с помощью термопар. Регистрация результатов наблюдений осуществляется с помощью милливольтметра (или цифрового преобразователя сигналов), далее сигнал передается к компьютеру и регистрируется процесс охлаждения (или нагрева). Полученные результаты измерения оцениваются по точности и достоверности, результаты измерения записываются. Для регистрации измерений, в последнее время, широко используется микропроцессорная техника и персональные компьютеры.
Известна установка для измерения теплоемкости твердых тел разработанная Платуновым Е.С. и выпускаемая Актюбинским заводом [1]. Максимальная общая относительная погрешность экспериментальных данных теплоемкости на данной установке составляет 5.1 %.
Известна установка для измерения теплоемкости твердых тел [2], содержащая электропечь, образец; гальванометр; автотрансформатор (ЛАТР) и секундомер. Относительная погрешность экспериментальных данных теплоемкости по данной методике составляет 3.2%.
Прототипом заявляемой изобретении является установка для измерения теплоемкости твердых тел [3].
Установка содержит электропечь (СШОЛ), трансформатор (ЛАТР), электрический измерительный прибор (вольтметр), образец с высверленным каналом с одного конца, термопара, цифровой термометр «Digital Multimeter» и компьютер.
Электропечь смонтирована на скамье, по которой она может перемещаться вправо и влево. Образец (тоже может перемешаться) представляет собой цилиндр с просверленным отверстием с одного конца, в который вставляется термопара. Концы термопары подведены к цифровому термометру «Digital Multimeter DI9208L», соединенной с компьютером.
Данная установка не позволяет одновременно записывать кривые охлаждения измеряемого образца и эталона, что снижает точность и воспроизводимость результатов эксперимента.
Целью изобретения является создание устройства для определения теплоёмкости и теплопроводности при нагревании или охлаждении веществ, позволяющая повысить точность и воспроизводимость измерений, снизить погрешность.
Поставленная цель достигается тем, что в рабочую зону печи одновременно помешаются измеряемый образец и эталон. Печь смонтирован на стойке в вертикальном положении для удобства перемещения верх и вниз (печку или образец). Это позволяет исключить погрешность измерений при сравнении кривых охлаждения эталона и измеряемого образца. Точность измерения температуры составляют 0.1 0С, а погрешность 0,5%. А также в рабочую зону печи одновременно можно помещать эталон и несколько исследуемых образцов, производя одновременно запись их кривых охлаждения.
Схема установки для измерения теплоемкости твердых тел представлена на фигуре 1.
Установка состоит из таких частей: 1. автотрансформатор, 2.терморегулятор, 3.электропечь, 4. образец измеряемый, 5. эталон, 6. стойка электропечи, 7. многоканалный цифровой термометр (образца, эталона, общего назначения), 8. регистрирующий прибор (компьютер).
Установка сконструирована следующим образом:
Электропечь (3) смонтирована на стойке (6), по которой она может перемещаться вверх и вниз (стрелкой показано направление перемещения). Образец (4) и эталон (5) (тоже могут перемещаться) представляют собой цилиндр длиной 30 мм и диаметром 16 мм с высверленными каналами с одного конца, в которые вставлены термопары (4 и 5). Концы термопар подведены к цифровому многоканальному термометру серии «HE70X-80X» (7). Цифровой многоканальный термометр подсоединен к компьютеру.
Включаем электропечь (3) через автотрансформатор (1), установив нужную температуру с помощью терморегулятора (2). По показаниям цифровых термометров «HE70X-80X» (7), отмечаем значение начальной температуры. Вдвигаем образец (4) и эталон (5) в электропечь (3), и нагреваем до нужной температуры, контролируя температуру по показаниям цифровых термометров «HE70X-80X» на компьютере (8). Образец (4) и эталон (5) одновременно выдвигаем из электропечи (3). С этого момента фиксируем температуру (по показаниям цифрового термометра она может быть до 600 0С). Записываем показания цифрового термометра «HE70X-80X» (7) на компьютер (8) через фиксированное время (от 0,1 до 20 с). Охлаждаем образец и эталон ниже 30 0С.
На Фиг. 2 показан график зависимости температуры образца и эталона (Т) от времени охлаждения t,
T=f(t)
где: t - время охлаждения; Т- температура образца и эталона.
Вся обработка результатов измерений проводится на компьютере с помощью программы Microsoft Office Excel, а график строится с помощью программы Sigma Plot.
Таким образом, единовременное снятие кривых охлаждения эталона и измеряемого образца позволило, с помощью данной установки, снизить погрешность аппроксимации до 0.5%, что позволяет сократить время обработки экспериментальных данных и увеличить точность измерений.

1. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. Л.: Энергия, 1973.- 142с.
2. Туровский Л.А., Бартенев Г.М. Определе¬ние теплоемкости металлов методом охлаждения. ЖТФ Т.10.-вып. 6, 1940,- 514 с.
3. Низомов З., Гулов Б., Саидов Р., Обидов З.Р., Мирзоев Ф., Авезов З. Иброхимов Н. Установка для измерения теплоёмкости твердых тел. Малый патент Республики Таджикистан №TJ 510 от 03.10.2011г.