СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для решения широкого спектра задач по измерению теплофизи-ческих характеристик жидкостей и определению физико-химического состава растворов электро-литов.
Способ позволяет одновременно определять удельное электрическое сопротивление (УЭС), температуропроводность и теплопроводность жидкости и заключается в том, что в исследуемую жидкость опускают электроды и пропускают электрический ток.
Устройство состоит из стабилизатора мощности, преобразователя постоянного напряжения в переменное, измерительных каналов тока и напряжения, электродов, термопары между электродами, концы которой подсоединены к входу гальванометра, и таймера фиксации времени движения маркера гальванометра.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для решения широкого спектра задач по измерению теплофизических характеристик жидкостей и определению физико-химического состава растворов электролитов.
Известен способ измерения электропроводности жидкостей, включающий пропускание электрического тока через электроды в цилиндре, заполненном исследуемой жидкостью и измерение теплофизических характеристик жидкости, и устройство для его осуществления - «Лабораторный резистивиметр», который содержит измерительный датчик с токовыми измерительными электродами, измерительные каналы тока и напряжения, стабилизатор мощности, преобразователь постоянного напряжения в переменное, термометр со схемой питания, коммутатор, усилитель, пре-образователь напряжение-частота, счетчик, арифметико-логическое устройство, шину данных, шину адресов, шину управления, генератор тактовых импульсов, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), многорежимный буферный регистр, блок вывода информации и блок клавиатуры [1].
Недостатками способа и устройства являются:
- трудности точного учета погрешности, вносимых емкостными свойствами кабелей от измерительного датчика УЭС и датчика температуры до измерительного устройства;
- при переходе на исследование жидкости с другими компонентами переспрашивается ПЗУ или же необходимо иметь набор ПЗУ с температурными поправками в измерении удельного электрического сопротивления (УЭС), что сопровождается вставкой другого ПЗУ в устройство.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для кондуктометрических измерений», предназначенное для измерения УЭС растворов электролитов. Устройство состоит из источника питания, измерительных каналов напряжения и тока, электродов, преобразователя постоянного напряжения в переменное, стабилизатора мощности, цифрового термометра, коммутатора, усилителя, аналого-цифрового преобразователя, электрически стираемого ПЗУ, микропроцессора со встроенным ОЗУ и ПЗУ, шины данных, общей шины данных и адресов, шины управления, модема передачи данных и А и В [2].
Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Предлагаемый способ позволяет одновременно в зависимости от температуры измерять УЭС, температуропроводность v теплопроводность жидкости.
Технический результат достигается тем, что через электроды А и В погруженные в исследуемую жидкость, пропускается ток, позволяющие нагревать жидкость. Темп нагрева измеряется термопарой, находящейся межд) электродами, концы которой подсоединены к входу гальвано-метра. Прр пропускании тока через электроды А и В запускается таймер и фиксируется время по движению маркера гальванометра. Отсюда вычисляется темп нагрева




Коэффициент измерительного датчика определяется по формуле


где σx, σу - ширина и высота электрода (м)
σz - расстояние между электродами (м)
Температуропроводность исследуемой жид-кости определяется следующим образом:

где к - коэффициент измерительного датчика;
m - темп нагрева.
Коэффициент теплопроводности определяется по формуле

λ =α .Сp .ρ (4),

где Ср - теплоемкость исследуемой жидкости
ρ - плотность исследуемой жидкости.
Электрическая проводимость и УЭС жидкости определяют по величине тока и падения напряжения между измерительными электродами.
На основании этого способа предлагается устройство, которое поясняется чертежом, на ко-тором представлена принципиальная схема (фиг). Устройство содержит: стабилизатор мощности (2), преобразователь постоянного напряжения в переменное (3), измерительный канал напряжения (5), измерительный канал тока (4), электроды А и В, термопару С, гальванометр (6), вход питания стабилизатора мощности (1), выходы измерительных каналов напряжения (8) и токов (7).
Устройство работает следующим образом:
На входе преобразователя постоянного напряжения в переменное (3) поддерживается постоянная мощность, обеспечиваемая стабилизатором (2), позволяющим стабилизировать мощность при опускании электродной системы А и В в исследуемую жидкость. Это приводит к тому, что при повышении удельного электрического сопротивления жидкости уменьшение тока в цепи электродов А и В компенсируется возрастанием напряжения на выходе стабилизатора (2) и, следовательно, на выходе преобразователя постоянного напряжения в переменное (3). Уменьшение удельного электрического сопротивления жидкости, приводящее к возрастанию питающего тока, компенсируется падением напряжения на выходе стабилизатора (2).

Таким образом регулируется соотношение между током и напряжением в цепи электродов А и В. Величина тока подбирается таким образом, чтобы жидкость плавно нагревалась. При нагреве жидкости на термопаре С, которая размещена между электродами А и В, появляется электро-движущая сила (ЭДС). Концы термопары соединены к входу светолучевого гальванометра (6) и световой маркер гальванометра движется в зависимости от величины ЭДС термопары. Скорость движения маркера по шкале гальванометра измеряется таймером (секундомером).
Предлагаемый способ и устройство расширяют функциональные возможности устройств для кондуктометрических измерений - кроме удельного электрического сопротивления и концентрации жидкости в зависимости от температуры, позволяют измерять теплофизические характеристики (температуропроводность и теплопроводность) жидкости.

1. Патент РФ 2250370 «Лабораторный резистиви-метр»
2. Малый патент РТ TJ 80. «Устройство для кондуктометрических измерений». Бюл.№ 47.