Przedmiotem wynalazku jest termostat kalory¬ metryczny znajdujacy zastosowanie w konstrukcji kalorymetru przeznaczonego do pomiarów efektów cieplnych róznorodnych przemian i reakcji fizyko- -chemicznych.Glównym warunkiem wyznaczania efektów ciepl¬ nych przemian chemicznych i innych, przeprowa¬ dzanych w grupie kalorymetrów wymieniajacych cieplo z otoczeniem jest zapewnienie stalego pola temperaturowego termostatu na powierzchniach wy¬ mieniajacych cieplo z kalorymetrem, niezaleznie od temperaturowych zaklócen zewnetrznych i efektów cieplnych wydzielonych w kalorymetrze.W znanych kalorymetrach warunek ten realizwje sie na drodze utrzymywania duzej stalosci - tempe¬ ratury termostatu poprzez wytlumienie zewnetrz¬ nych wahan temperatury przez wprowadzenie ele¬ mentów o duzej bezwladnosci cieplnej lub tez po¬ przez umieszczenie bloku kalorymetrycznego zawie¬ rajacego naczynia kalorymetryczne w plynnym dobrze zmieszanym medium, którego temperatura jest precyzyjnie regulowana. Tego typu konstrukcje przykladowo rozwiazanych elementów stabilizacji termicznej kalorymetru zawieraja m.in. opisy pa¬ tentowe Stanów Zjednoczonych nr 3 059 471 i 3 379 061, ZSSR 301258 i 377 746, opis patentowy francuski nr 1411251 lub polski nr 53 043.W kalorymetrach objetych wymienionymi paten¬ tami wyróznia sie masywny blok i jego oslone, kon¬ centryczne ekrany metalowe przedzielone materia- 10 15 20 25 so lem izolacyjnym oraz regulowane elementy grzejne.Blok umocowany jest wewnatrz oslony przy pomocy elementów stozkowych, które dzieki swojemu ksztal¬ towi geometrycznemu ulatwiaja przeplyw ciepla z oslony do bloku wzdluz jego osi. Nie wytlumione przez ekrany zewnetrzne zaklócenia temperaturowe wplywaja do bloku w sposób ukierunkowany zakló¬ cajac jednoczesnie obydwa naczynia kalorymetryczne polaczone róznicowo. Calkowita kompensacja ze¬ wnetrznych zaklócen jest jednak mozliwa jedynie pod warunkiem, ze stale czasowe naczyn kalory¬ metrycznych sa jednakowe, co jest trudne technicz¬ nie do spelnienia, szczególnie przy badaniu róznych reakcji i przemian wymagajacych róznorodnych konstrukcji naczyn reakcyjnych i ich wypelnienia.Poza tym taka konstrukcja ogranicza wielkosc i dy¬ namike mierzonych efektów cieplnych, poniewaz blok moze ulec podgrzaniu.Istota rozwiazania wedlug wynalazku polega na tym, ze pelna stabilizacja termiczna naczyn kalory¬ metrycznych nastepuje poprzez ksztaltowanie wy¬ miany ciepla w termostacie droga ukierunkowania i regulacji natezenia strumieni cieplnych. Termostat zawiera uprzywilejowany obwód cieplny, obejmu¬ jacy blok kalorymetryczny, o opornosci cieplnej pomiedzy blokiem i otoczeniem znacznie mniejszej od opornosci pozostalych mozliwych obwodów z wprowadzonym do tego obwodu sterowanym zród¬ lem temperaturowym. Zródlo to oddzialywuje na wielkosc strumienia cieplnego plynacego w tym 107 633107 633 obwodzie i tak okresla jego wartosc, aby wewnetrz¬ ny gradient temperatury bloku byl staly i mini¬ malny oraz aby zostaly zachowane nieadiabetyczne warunki bloku narzucone wymaganiami realizacji ciaglej zaleznosci pomiedzy zadana temperatura blo¬ ku i natezeniem strumienia cieplnego odplywaja¬ cego z bloku.Termostat kalorymetryczny wyposazony w blok kalorymetryczny z otworami na naczynia oraz z umieszczonymi w nim czujnikami i zespolem grzej¬ nym* usytuowany w oslonie zawierajacej zespól grzejny i czujnik temperatury jest zgodnie z wy¬ nalazkiem rozwiazany tak, ze blok kalorymetryczny jna^wjzdluz sia»j3iernych zamkniete przestrzenie i pow£$tjzfie, ffoLlJ&iych panuje normalne lub obni¬ zone cisnienie. Przestrzenie te, oddzielaja cieplne sciany bierne od v|ietrza bloku, zachowujac jedno- czelffie^flobfe^ przewodnictwo cieplne wnetrza z Lczynna sciana -Jtwoku. Umieszczony w bloku zespól grzejny jest usytuowany wspólosiowo z zespolem grzejnym oslony. Utworzone obwody cieplne maja zwiekszona opornosc cieplna w kierunku scian bier¬ nych bloku, zachowujac jednoczesnie dobre prze^ wodnictwo cieplne wnetrza z czynna sciana bloku.W czynnej scianie jest umieszczony zespól grzejny bloku, usytuowany wspólosiowo' z zespolem grzej¬ nym oslony, tworzac obwody cieplne o zwiekszonej opornosci cieplnej w kierunku scian biernych bloku oraz uprzywilejowany obwód cieplny o malej opor¬ nosci cieplnej obejmujacy zespoly grzejne bloku i oslony, jak równiez przestrzen miedzy nimi.Zespoly grzejne bloku i oslony sa polaczone i ste-1 rowane z oddzielnych regulowanych zródel energii elektrycznej. Stanowia one zródlo temperaturowe termostatu, kontrolowane przez czujniki tempera¬ tury Umieszczone w bloku i oslonie, które realizuje zadana wartosc strumienia cieplnego miedzy blo¬ kiem i óslóri^. Jeden z czujników temperatury Urrileszczohy w bloku kontroluje moc wydzielona w zespoie grzejhym bloku* realizujac zadana wartosc temperatury tego bloku.Przedmiot Wynalazku uwidoczniony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, którego fig. 1 przed¬ stawia przekrój ternibstatU a fig-. 2 — blokowy uklad jeió regulacji.Jak pokazano na fig. 1 tei*mostat stanowi cylin¬ dryczne blok kalorymetryczny i, w którego czesci srodkowej sa Usytuowane otwory 2 na naczynie kalorymetryczne. Czysci górna i dolna bloku sa zamkniete pokrywami 3. W pokrywach tych sa wy¬ drazone przestrzenie pbwietrzhe 4 ograniczone ód- gowiednib w czysci górnej i dolnej, stanowiacych zamkniecie bloku 1 plytami 5 ó srednicy Odpowia¬ dajacej srednicy Wewnetrznej bloku powiekszonej ó grubosc jego Sciany bocznej 6, W wyzlobionych fówkafch zewnetrznej powierzchni sciany bocznej 6 blóftU jest umocowany zespól grzejny bloku, w tym w^fcónariiu bftórbwy grzejnik nej, przykladowo z wlókna szklanego.W^wnatFz bl6kU 1 sa Umieszczone czujniki tem¬ peratury, w tym wykonaniu dwa oporowe czujniki 8 temperatury bloku, kazdy ÓsadzOny w rurce meta¬ lowej, zapewniajacej dobry kontakt cieplny z blo¬ kiem i. £&dsiawa bloku Wspiera sle. ha wygietych tiibastawka&h izolacyjnych 9, stanowiacych jedyny bezposredni kontakt z oslona grzejna 10, która w swych czesciach górnej i dolnej jest zamknieta po¬ krywami 11. Na zewnetrznej powierzchni oslony grzejnej 10 jest umieszczony zespól grzejny 12 5 oslony, w tym rozwiazaniu grzejnik oporowy 12, a wewnatrz oslony jest zamocowany czujnik 13.Blacha 14 z duraluminium polerowana od ze¬ wnatrz i oksydowana od wewnatrz, nawinieta na zewnetrznej powierzchni oslony grzejnej i na scia- 14 nie bocznej bloku stanowi oslony zabezpieczajace przed stratami do otoczenia ciepla wydzielonego w zespolach grzejnych.Wymienione wyzej zespoly termostatu sa umiesz¬ czone w izolacji cieplnej 15. Jak to uwidoczniono 15 na fig. 2, jeden z czujników 8, umieszczonych we¬ wnatrz bloku 1 jest sprzezony elektrycznie z zespo¬ lem grzejnym 7 bloku 1 za posrednictwem regula¬ tora glównego Rl. Regulator róznicowy Rl laczy róznicowo drugi z czujników zespolu 8 umieszczony 20 w bloku z czujnikiem 13 oslony grzejnej, przy czym regulowany dekada oporowa R sygnal elektryczny, odpowiadajacy róznicy temperatur okreslonych przez te czujniki, steruje zespól grzejny 12 oslony 10. Re¬ gulator róznicowy sprzega tym samym stala zalez- 25 noscia nastawiana dekada oporowa R róznice tem¬ peratur bloku i oslony z moca grzejna grzejnika 12 oslony 10.Dzialanie termostatu jest nastepujace: Zalozona wartosc temperatury wewnatrz termostatu ustala 30 regulator glówny Rl poprzez okreslenie zadanej zaleznosci pomiedzy wielkoscia sygnalu elektrycz¬ nego z czujnika 8 temperatury wewnatrz bloku z moca cieplna grzejnika 7 umieszczonego w scianie bocznej bloku. Na blok 1 termostatu oddzialywuja 35 dwa glówne zródla zaklócen cieplnych: wydzielanie sie lub pochlanianie ciepla w naczyniach kaloryme¬ trycznych wprowadzanych do wnetrza bloku oraz wymiana ciepla z otoczeniem. Czesc zaklóca¬ jacego strumienia cieplnego z otoczenia prze- 4o nikajaca w kierunku do wnetrza bloku 1 po¬ przez plyty 5 i pokrywy 3 dolna lub górna zastaje zakumulowana czesciowo w tych ply¬ tach, pozostala jego czesc* dzieki przestrzeniom po¬ wietrznym 4 zostaje w nich prawie calkowicie wy- 45 tlumiona. Skladowa zaklócajacego strumienia ciepl¬ nego z otoczenia znajduje najmniejsza opornosc termiczna pfzez sciane boczna 6 blókU 1, ksztal¬ tujac w ten sposób glówny kierunek przenikania tego strumienia. Tak uksztaltowany strumien zaklóca 5ó stan cieplny jednego z czujników 8 zespolu czuj¬ ników temperatury wewnatrz bloku, który poprzez sprzezenie elektryczne za posrednictwem regulatora glównego Rl powoduje odpowiednio zwiekszenie lub zmniejszenie mocy cieplnej wydzielonej w grzej- 5g niku 7 Umieszczonym w scianie bocznej 6, kompen¬ sujac wplyw tego strumienia na stan równowagi cieplnej i utrzymujac zalozona uprzednio stabilnosc cieplna ukladu.Sposób pracy regulatora glównego, który zapewnia 60 stabilizacje cieftlnA bloku powoduje jednak, ze wy-*" miana ciepla pomiedzy blokiem 1 a ótoczeniehi poprzez sciane bdczhA tego bloku jest, szczególnie w wyzszych temperaturach* bardzo intensywna.Je&t tó pf&yczyna wystapienia zmiennego i niejed- ss norsdnego pola temperaturowego wewnatrz bltiku,107 633 6 w poblizu naczyn kalorymetrycznych, a w szczegól¬ nosci na powierzchni oddzielajacej te naczynia od bloku. Zjawisko to jest zródlem dodatkowych ble¬ dów pomiarów kalorymetrycznych.W celu ustalenia i/lub regulacji strumienia ciepla 5 pomiedzy blokiem 1 i oslona 10, wchodzacych w sklad obwodu cieplnego, w których zachodzi zasad¬ nicza wymiana ciepla bloku 1 z otoczeniem wpro¬ wadzane jest do tego obwodu sterowane zródlo temperaturowe. Zródlo to tworza zespoly grzejne 7 io i 12 bloku i oslony kontrolowane regulatorem róz¬ nicowym R2, który jest sterowany przez oporowe czujniki temperatury 8 i 12 umieszczone w bloku i oslonie, polaczone róznicowo i zawierajace w swoim obwodzie dekade oporowa R. Sygnal rózni- 15 cowy odpowiadajacy róznicy sygnalów otrzymywa¬ nych z obydwu czujników steruje grzejnik oslony umozliwiajac dodatkowe nastawienie dekada oporo¬ wa zalozonej róznicy temperatur pomiedzy blokiem i oslona. Tak zrealizowana mozliwosc zmiany tern- 20 peraturowych wlasnosci dynamicznych bloku w trakcie reakcji umozliwia uzyskanie dokladnej kom¬ pensacji wielkosci strumienia cieplnego doprowa¬ dzonego z naczyn kalorymetrycznych do bloku.W przykladowo rozwiazanym termostacie kalory- 25 metrycznym osiaga sie stalosc zadanej temperatury w granicach tl.10"40 w przedziale 25—500°C, przy czym gradient temperatury wzdluz osi bloku nie przekracza 1 stopnia w calym wymienionym zakre¬ sie temperatur. Zastepcza stala czasowa termostatu 30 z ukladem regulacji temperatury wynosi kilka minut i praktycznie czas regulacji nie przekracza 5—15 mi¬ nut w zaleznosci od wielkosci zadanej temperatury.Glównym czynnikiem decydujacym o czasie przy¬ gotowania termostatu do pracy jest zatem jedynie podgrzewanie termostatu, a nie czas ustalania sie równowagi cieplnej. Umozliwia to stosunkowo szyb¬ kie i dokladne zapewnienie zadanych warunków temperaturowych dla pomiarów w kalorymetrach 35 wymieniajacych cieplo z otoczeniem, niezaleznie od wielkosci i dynamiki tej wymiany. Cechy te sa szczególnie istotne przy konstrukcji i dzialaniu mo¬ dulowych ukladów kalorymetrycznych przeznaczo¬ nych do pomiarów efektów cieplnych róznorodnych przemian i reakcji w szerokim zakresie tempe¬ ratur.\ Zastrzezenie patentowe Termostat kalorymetryczny wyposazony w blok kalorymetryczny z otworami na naczynia kalory¬ metryczne oraz z umieszczonymi w nim czujnikami temperatury i zespolem grzejnym, usytuowany w oslonie zawierajacej zespól grzejny i czujnik tem¬ peratury, znamienny tym, ze blok kalorymetryczny (1) ma wzdluz scian biernych (5) zamkniete przes¬ trzenie powietrzne (4), bedace pod normalnym lub obnizanym cisnieniem, oddzielajace cieplnie te scia¬ ny od wnetrza bloku, zachowujac jednoczesnie dobre przewodnictwo cieplne wnetrza bloku z czynna sciana (6) bloku, w której jest umieszczony zespól grzejny (7) bloku usytuowany wspólosiowo z zespo¬ lem grzejnym (12) oslony (10), tworzac obwody cie¬ plne o zwiekszonej opornosci cieplnej w kierunku scian biernych bloku oraz uprzywilejowany obwód cieplny o malej opornosci cieplnej obejmujacy zes¬ poly grzejne (7, 12) bloku i oslony, jak równiez przestrzen miedzy nimi, przy czym zespoly te sa polaczone elektrycznie oraz sterowane z oddzielnych regulowanych zródel (Rl), (R2) energii elektrycznej i stanowia zródlo temperaturowe termostatu, kon¬ trolowane przez czujniki temperatury (8, 13) umiesz¬ czone w bloku i oslonie, które realizuje zadana war¬ tosc strumienia cieplnego pomiedzy blokiem i oslo¬ na, przy czym jeden z czujników (8) temperatury umieszczony w bloku kontroluje moc cieplna wy¬ dzielana w zespole grzejnym (7) bloku realizujac zadana wartosc temperatury tego bloku.107 633 7 12 fig.2 LDA — Zaklad 2 — zam. 611/80 — 95 szt.Cena 45 zl PL