RU2183323C2 - Method of study of low-temperature properties of multi-component liquids and device for realization of this method - Google Patents

Method of study of low-temperature properties of multi-component liquids and device for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2183323C2
RU2183323C2 RU99116925A RU99116925A RU2183323C2 RU 2183323 C2 RU2183323 C2 RU 2183323C2 RU 99116925 A RU99116925 A RU 99116925A RU 99116925 A RU99116925 A RU 99116925A RU 2183323 C2 RU2183323 C2 RU 2183323C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
liquid
low
thermoelectric
cuvette
Prior art date
Application number
RU99116925A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99116925A (en
Inventor
М.Л. Конторович
Б.А. Соломин
А.А. Черторийский
А.А. Широков
А.Ф. Жуков
В.И. Щепочкин
Е.И. Алаторцев
И.В. Чечкенев
О.В. Чечкенев
С.А. Марталов
Original Assignee
Ульяновское отделение Института радиотехники и электроники РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ульяновское отделение Института радиотехники и электроники РАН filed Critical Ульяновское отделение Института радиотехники и электроники РАН
Priority to RU99116925A priority Critical patent/RU2183323C2/en
Publication of RU99116925A publication Critical patent/RU99116925A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2183323C2 publication Critical patent/RU2183323C2/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: dish filled with liquid is cooled by means of two thermoelectric modules; first module is brought in thermal contact with dish and provision is made for control of its current; temperature of liquid is measured and temperature-dependent physical parameters of liquid are recorded. Heat accumulating element is placed between two thermoelectric modules ensuring thermal contact; heat accumulating element is cooled by means of both thermoelectric modules at simultaneous heating of dish containing liquid to preset initial temperature. EFFECT: enhanced accuracy of determination. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью тепловых средств и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для определения температур помутнения, застывания и кристаллизации многокомпонентных жидкостей. The invention relates to the study of materials using heat and can be used in the refining industry to determine the cloud point, solidification and crystallization of multicomponent liquids.

Известен способ определения температуры застывания нефтепродуктов [1], при котором для охлаждения кюветы с нефтепродуктом используют термоэлектрические батареи, температуру кюветы равномерно понижают и непрерывно измеряют, в кювете создают импульсы ультразвука. Температурно-зависимым физическим параметром служит затухание ультразвука при застывании нефтепродукта. По началу затухания отраженного ультразвукового импульса фиксируют температуру застывания нефтепродукта, а затем переключают полярность питающего тока, продукт нагревают и сливают. A known method for determining the pour point of oil products [1], in which thermoelectric batteries are used to cool the cell with the oil, the temperature of the cell is uniformly lowered and continuously measured, ultrasound pulses are generated in the cell. The temperature-dependent physical parameter is the attenuation of ultrasound during solidification of the oil product. At the beginning of attenuation of the reflected ultrasonic pulse, the pour point of the oil product is recorded, and then the polarity of the supply current is switched, the product is heated and drained.

Недостатками способа являются длительное время охлаждения и нагрева нефтепродукта, использование водяного охлаждения горячих спаев термоэлементов, что приводит только к стационарному исполнению прибора и увеличению его габаритов, небольшая температура охлаждения. Охлаждение и регистрация физических параметров нефтепродукта приводит к значительным энергозатратам. The disadvantages of the method are the long cooling and heating of the oil, the use of water cooling of the hot junctions of thermocouples, which leads only to the stationary execution of the device and increase its size, low cooling temperature. Cooling and recording the physical parameters of the oil product leads to significant energy consumption.

Известен способ нестационарного термоэлектрического охлаждения объекта [2] путем импульсного пропускания электрического тока через термоэлемент с горячими и холодными спаями, имеющими тепловой контакт с объектом, обеспечения теплового разрыва между термоэлементом и объектом при достижении холодными спаями температуры, превышающей температуру объекта с одновременным прекращением подачи импульса, отличающийся тем, что с целью повышения степени охлаждения при каскадном охлаждении объекта импульсы подают на каскады последовательно после достижения горячими спаями последующего каскада температуры, равной температуре холодных спаев предыдущего каскада. There is a method of non-stationary thermoelectric cooling of an object [2] by pulsing an electric current through a thermocouple with hot and cold junctions having thermal contact with the object, providing a thermal gap between the thermocouple and the object when cold junctions reach a temperature higher than the temperature of the object while stopping the pulse, characterized in that in order to increase the degree of cooling during cascade cooling of the object, pulses are fed to the cascades sequentially follows achieve hot junctions subsequent stage temperature equal to the temperature of the cold junctions of the preceding stage.

Известный способ малопригоден для проведения исследовательских операций из-за резко неравномерного, ступенчатого характера охлаждения объекта. The known method is unsuitable for research operations due to the sharply uneven, stepwise nature of the cooling facility.

Наиболее близким к изобретению является способ определения температур фазовых переходов веществ, преимущественно температур замерзания жидкостей [3]. Камеру с капсулой охлаждают до температуры, близкой к ожидаемой криоскопической. Дополнительно охлаждают капсулу с помощью второй термоэлектрической батареи. В момент начала спонтанной кристаллизации отключают питание термоэлектрической батареи, которая становится пассивным тепловым мостом. Тем самым увеличивается время проведения измерений при температуре кристаллизации и соответственно повышается точность измерений. Closest to the invention is a method for determining the temperature of phase transitions of substances, mainly the freezing temperatures of liquids [3]. The chamber with the capsule is cooled to a temperature close to the expected cryoscopic. Additionally cool the capsule using a second thermoelectric battery. At the beginning of spontaneous crystallization, the thermoelectric battery is turned off, which becomes a passive thermal bridge. Thereby, the measurement time at the crystallization temperature is increased and, accordingly, the measurement accuracy is increased.

Способ не позволяет исследовать многокомпонентные жидкости в течение одного цикла измерения, т. к. такие продукты не имеют точно определенные криоскопические температуры. Недостаточно использованы возможности регулирования процесса охлаждения кюветы двумя термоэлектрическими батареями, работающими последовательно. The method does not allow the study of multicomponent liquids during one measurement cycle, since such products do not have precisely defined cryoscopic temperatures. The possibilities of regulating the cooling process of the cuvette by two thermoelectric batteries operating in series were not used enough.

Известен прибор для определения температуры застывания нефтепродуктов [1, с. 255]. Две однокаскадные термоэлектрические батареи холодными спаями припаяны к кювете, выполненной из материала с высокой теплопроводностью. Внутри кюветы находится термодатчик, а па стенке кюветы закреплен пьезоэлемент приемопередатчика, который является датчиком температурно-зависимого физического параметра нефтепродукта (например, плотности и твердости). Горячие спаи термоэлектрических батарей припаяны к коллекторам с охлаждающей проточной водой. В комплект прибора входят источник тока, устройства регистрации температуры, затухания ультразвукового импульса, устройство управления режимами измерения (наполнение, слив, охлаждение и нагрев нефтепродукта, переключение полярности питающего тока). A known device for determining the pour point of petroleum products [1, p. 255]. Two single-stage thermoelectric batteries with cold junctions are soldered to a cuvette made of a material with high thermal conductivity. There is a temperature sensor inside the cuvette, and a transceiver piezoelectric element is attached to the cuvette wall, which is a sensor of the temperature-dependent physical parameter of the oil product (for example, density and hardness). Hot junctions of thermoelectric batteries are soldered to collectors with cooling running water. The instrument kit includes a current source, a device for recording temperature, attenuation of an ultrasonic pulse, a device for controlling the measurement modes (filling, draining, cooling and heating of the oil product, switching the polarity of the supply current).

Недостатками прибора также являются небольшая температура и длительное время охлаждения и нагрева нефтепродукта, использование водяного охлаждения горячих спаев термоэлементов, что приводит только к стационарному исполнению прибора и увеличению его габаритов. Охлаждение и регистрация физических параметров нефтепродукта приводит к значительным энергозатратам. The disadvantages of the device are also the low temperature and the long time for cooling and heating the oil product, the use of water cooling of hot junctions of thermocouples, which leads only to the stationary execution of the device and an increase in its dimensions. Cooling and recording the physical parameters of the oil product leads to significant energy consumption.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения температуры фазовых переходов жидких веществ [3]. Устройство содержит капсулу, снабженную измерительным преобразователем температуры и размещенную внутри камеры. Одна термоэлектрическая батарея имеет тепловой контакт одних спаев с капсулой, других - с камерой. Охлаждающая камеру вторая термоэлектрическая батарея примыкает к наружным стенкам камеры, а горячие спаи контактируют с термостатируемым корпусом, что обеспечивает поддержание определенной температуры камеры, близкой к ожидаемой криоскопической. Устройство имеет источник постоянного тока, регулятор величины тока, связанный с измерительным преобразователем температуры, и датчик температурно-зависимого физического параметра жидкости, в частности фазового перехода жидкости при замерзании. Closest to the invention is a device for measuring the temperature of phase transitions of liquid substances [3]. The device comprises a capsule equipped with a temperature measuring transducer and placed inside the chamber. One thermoelectric battery has thermal contact of some junctions with the capsule, others with the camera. The second thermoelectric battery cooling the chamber is adjacent to the outer walls of the chamber, and the hot junctions are in contact with the thermostatically controlled housing, which ensures the maintenance of a certain chamber temperature close to the expected cryoscopic. The device has a direct current source, a current regulator associated with a temperature measuring transducer, and a temperature-dependent physical fluid parameter sensor, in particular a liquid phase transition during freezing.

Однако устройство неприменимо для исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей, таких как нефтепродукты, имеющих широкий диапазон определяемых температур. Малоэффективна роль теплового моста, которую выполняет термоэлектрическая батарея между капсулой и камерой. However, the device is not applicable for the study of low-temperature properties of multicomponent liquids, such as petroleum products having a wide range of detectable temperatures. The role of the thermal bridge, which is performed by the thermoelectric battery between the capsule and the camera, is ineffective.

Заявляемое изобретение позволяет решить задачу повышения точности определения низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей, обеспечение возможности проведения исследований в широком диапазоне температур, в том числе при увеличении значений отрицательных температур при одновременном повышении оперативности анализа. The claimed invention allows to solve the problem of improving the accuracy of determining the low-temperature properties of multicomponent liquids, making it possible to conduct research in a wide range of temperatures, including increasing negative temperatures while increasing the efficiency of analysis.

Поставленная техническая задача решена заявляемым изобретением. The technical problem is solved by the claimed invention.

Предложен способ исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей, при котором кювету с жидкостью охлаждают с использованием двух термоэлектрических модулей, первый из которых имеет тепловой контакт с кюветой и имеет возможность регулирования тока термоэлектрического модуля, измеряют температуру жидкости и регистрируют температурно-зависимые физические параметры жидкости, отличающийся тем, что между двумя термоэлектрическими модулями размещают с обеспечением теплового контакта термоаккумулирующий элемент, осуществляют охлаждение термоаккумулирующего элемента обоими термоэлектрическими модулями с одновременным нагревом кюветы с жидкостью до заданной начальной температуры, после достижения термоаккумулирующим элементом минимальной температуры при поддерживаемой заданной температуре жидкости начинают равномерное охлаждение кюветы с жидкостью путем соответствующего регулирования тока через первый термоэлектрический модуль со скоростью, определяемой тепловой постоянной времени термоаккумулирующего элемента, а после достижения минимальной температуры кюветы с жидкостью обеспечивают ее равномерный нагрев, при этом исследование низкотемпературных свойств выполняют в течение равномерного охлаждения и равномерного нагрева жидкости. A method is proposed for studying the low-temperature properties of multicomponent liquids, in which a cuvette with a liquid is cooled using two thermoelectric modules, the first of which has thermal contact with the cuvette and has the ability to control the current of the thermoelectric module, measure the temperature of the liquid and record the temperature-dependent physical parameters of the liquid, which differs in that between the two thermoelectric modules are placed with providing thermal contact thermal storage element about The thermo-accumulating element is cooled by both thermoelectric modules with simultaneous heating of the cell with the liquid to a predetermined initial temperature; after the thermo-accumulating element reaches the minimum temperature at a preset liquid temperature, the cell is uniformly cooled by appropriate control of the current through the first thermoelectric module at a speed determined by the thermal time constant thermal storage element, and after reaching the min mal cell with the liquid temperature ensure its uniform heating, the low temperature properties of a study carried out for a uniform cooling liquid and uniform heating.

Для осуществления способа исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей предложено устройство, включающее корпус, в котором установлены соединенные с источниками постоянного тока два термоэлектрических модуля, первый из которых соединен с регулируемым источником тока и имеет тепловой контакт с кюветой для размещения исследуемой многокомпонентной жидкости, снабженной измерительным преобразователем температуры и датчиком температурно-зависимого физического параметра, второй термоэлектрический модуль снабжен средством теплоотвода, также имеется устройство регистрации, устройство управления, отличающееся тем, что в корпусе дополнительно установлен термоаккумулирующий элемент с обеспечением теплового контакта с обоими термоэлектрическими модулями, выходы измерительного преобразователя температуры и датчика температурно-зависимого параметра подключены к входу устройства регистрации, выход которого соединен с входом устройства управления регулируемым источником тока. To implement a method for studying the low temperature properties of multicomponent liquids, a device is proposed that includes a housing in which two thermoelectric modules are connected to direct current sources, the first of which is connected to an adjustable current source and has thermal contact with a cuvette to accommodate the multicomponent liquid under study, equipped with a temperature measuring transducer and a sensor of a temperature-dependent physical parameter, the second thermoelectric module is equipped with It is equipped with a heat sink, there is also a recording device, a control device, characterized in that a thermally storage element is additionally installed in the housing to ensure thermal contact with both thermoelectric modules, the outputs of the temperature measuring transducer and the temperature-dependent parameter sensor are connected to the input of the recording device, the output of which is connected with the input of the control device of an adjustable current source.

Горячие спаи второго термоэлектрического модуля снабжены системой принудительного воздушного охлаждения. The hot junctions of the second thermoelectric module are equipped with a forced air cooling system.

Термоаккумулирующий элемент выполнен в виде пластины из материала, обладающего высокими теплопроводностью и теплоемкостью, например из меди или алюминия. The thermal storage element is made in the form of a plate of a material having high thermal conductivity and heat capacity, for example, of copper or aluminum.

Датчик температурно-зависимого физического параметра выполнен в виде волоконно-оптического датчика оптического пропускания исследуемой жидкости. The temperature-dependent physical parameter sensor is made in the form of a fiber-optic sensor for optical transmission of the studied fluid.

Функциональная схема заявляемого изобретения представлена на чертеже. Functional diagram of the claimed invention is presented in the drawing.

В корпусе 1, имеющем крышку 2, установлен первый термоэлектрический модуль 3 на основе элементов Пельтье, который подключен к источнику тока 4, регулируемому по знаку и по величине. Второй термоэлектрический модуль 5 подключен к нерегулируемому источнику тока 6. Для охлаждения горячих спаев термоэлектрического модуля 5 в устройстве применено принудительное воздушное охлаждение, например вентилятор 7. Термоаккумулирующий элемент, например в виде пластины 8 из алюминия, имеет тепловой контакт с первым термоэлектрическим модулем 3 и с холодными спаями второго термоэлектрического модуля 5, располагаясь между ними. Другие спаи термоэлектрического модуля 3 имеют тепловой контакт с кюветой 9, которая снабжена измерительным преобразователем температуры 10 и датчиком 11 температурно-зависимого физического параметра. Датчик 11 выполнен в виде волоконно-оптического датчика оптического пропускания. Выходы преобразователя и датчика подключены к входу устройства регистрации 12, выход которого соединен с устройством управления 13 регулируемым источником тока 4. In the housing 1 having a cover 2, a first thermoelectric module 3 based on Peltier elements is installed, which is connected to a current source 4, adjustable in sign and size. The second thermoelectric module 5 is connected to an unregulated current source 6. For cooling the hot junctions of the thermoelectric module 5, forced air cooling, for example, fan 7, is used in the device. The thermal storage element, for example, in the form of an aluminum plate 8, has thermal contact with the first thermoelectric module 3 and cold junctions of the second thermoelectric module 5, located between them. Other junctions of the thermoelectric module 3 have thermal contact with the cuvette 9, which is equipped with a temperature measuring transducer 10 and a sensor 11 of a temperature-dependent physical parameter. The sensor 11 is made in the form of a fiber optic optical transmission sensor. The outputs of the Converter and the sensor are connected to the input of the registration device 12, the output of which is connected to the control device 13 by an adjustable current source 4.

Способ исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей осуществляется следующим образом. A method for studying the low temperature properties of multicomponent liquids is as follows.

Микродозу (0,15-0,2 мл) исследуемой жидкости 14 помещают в кювету и включают в работу термоэлектрические модули. Холодные спаи термоэлектрического модуля 5 в течение всего цикла анализа охлаждают термоаккумулирующую пластину 8. Работа термоэлектрического модуля 3 зависит от соотношения начальных заданных условий проведения анализа и температуры жидкости, заливаемой в кювету. В соответствии с ГОСТом 5066-91 жидкость в начале анализа должна иметь температуру 18-20oС. Если в момент заливки в кювету жидкость имеет более высокую температуру, устройство регистрации 12 по сигналу измерительного преобразователя температуры 10 подает команду в устройство управления 13, и для термоэлектрического модуля 3 устанавливается ток такой полярности, чтобы в тепловом контакте с кюветой 9 находились его холодные спаи, и начинается процесс охлаждения жидкости до 20oС. Если заливаемая жидкость имеет температуру ниже 20oС, то соответственно полярность тока через термоэлектрический модуль 3 такова, что в тепловом контакте с кюветой находятся горячие спаи и происходит подогрев жидкости до 20oС. Однако при любой температуре заливаемой жидкости при достижении термоаккумулирующим элементом температуры ниже +20oС первый термоэлектрический модуль переключается на режим, при котором горячие спаи обращены к кювете, а холодные - к термоаккумулирующему элементу.A microdose (0.15-0.2 ml) of the test liquid 14 is placed in a cuvette and thermoelectric modules are turned on. Cold junctions of thermoelectric module 5 during the entire analysis cycle cool the thermal storage plate 8. The operation of thermoelectric module 3 depends on the ratio of the initial specified conditions for the analysis and the temperature of the liquid poured into the cell. In accordance with GOST 5066-91, the liquid at the beginning of the analysis should have a temperature of 18-20 o C. If the liquid has a higher temperature at the time of pouring into the cuvette, the recording device 12 sends a command to the control device 13 upon the signal of the temperature measuring transducer 10, and for of thermoelectric module 3, a current of such polarity is established so that its cold junctions are in thermal contact with the cuvette 9, and the process of cooling the liquid to 20 ° C begins. If the liquid being poured has a temperature below 20 ° C, then but the polarity of the current through thermoelectric module 3 is such that hot junctions are in thermal contact with the cuvette and the liquid heats up to 20 o C. However, at any temperature of the liquid being poured, when the thermo-accumulating element reaches a temperature below +20 o C, the first thermoelectric module switches to in which hot junctions face the cuvette, and cold junctions face the thermal storage element.

Одновременно с нагревом кюветы и поддерживании начального заданного значения температуры жидкости осуществляется встречное охлаждение термоаккумулирующего элемента 8. После достижения минимальной температуры термоаккумулирующего элемента 8 (≈ минус 15oС) начинается равномерное охлаждение кюветы с жидкостью. Такой режим обеспечивается соответствующим регулированием величины тока через первый термоэлектрический модуль 3 посредством цепи обратной связи: измерительный преобразователь температуры 10 - устройство регистрации 12 - устройство управления 13 - регулируемый источник тока 4. Скорость охлаждения кюветы с жидкостью определяется, с одной стороны, требуемой точностью измерения температуры и чувствительностью преобразователя 10. Чем меньше скорость охлаждения, тем точнее может быть определено начало помутнения и кристаллизации жидкости. С другой стороны, скорость охлаждения ограничивается временем, рассчитанным на одни цикл измерения. Оптимальное время измерения зависит от теплоемкости элемента 8 и его тепловой постоянной времени. Для достижения больших отрицательных значений температуры кюветы (≈ минус 70oС) параметры термоаккумулирующей пластины 8 рассчитывают таким образом, чтобы за весь цикл анализа обеспечить минимальное изменение температуры горячих спаев термоэлектрического модуля 3.Simultaneously with the heating of the cuvette and maintaining the initial preset value of the liquid temperature, counter-cooling of the thermo-accumulating element 8 is carried out. After reaching the minimum temperature of the thermo-accumulating element 8 (≈ minus 15 o С), uniform cooling of the cuvette with the liquid begins. This mode is ensured by the appropriate regulation of the current through the first thermoelectric module 3 through the feedback circuit: temperature measuring transducer 10 - recording device 12 - control device 13 - adjustable current source 4. The cooling rate of the cell with the liquid is determined, on the one hand, by the required accuracy of temperature measurement and the sensitivity of the converter 10. The lower the cooling rate, the more accurately the onset of turbidity and crystallization of the liquid can be determined. On the other hand, the cooling rate is limited by the time calculated for one measurement cycle. The optimal measurement time depends on the heat capacity of the element 8 and its thermal time constant. To achieve large negative values of the temperature of the cuvette (≈ minus 70 o С), the parameters of the thermal storage plate 8 are calculated in such a way as to ensure a minimum temperature change in the hot junctions of the thermoelectric module 3 for the entire analysis cycle.

Момент начала кристаллизации фиксируется с помощью волоконно-оптического датчика 11 оптического пропускания жидкости. Причем датчики 10 и 11 расположены в одной изотермической зоне. После достижения минимальной температуры кюветы с жидкостью регулированием тока через первый термоэлектрический модуль 3 осуществляется равномерный нагрев жидкости со скоростью, определяемой вышеназванными ограничениями. Данные анализа низкотемпературных свойств жидкости снимают как при охлаждении, так и при равномерном нагреве кюветы. Устройство регистрации может быть выполнено на основе микропроцессора, который с помощью программы обработки данных позволяет выводить на индикатор все показатели процесса исследования многокомпонентных жидкостей (температуру, время, величину оптического пропускания, номер анализа, код оператора и т.д. ). The moment of crystallization onset is recorded using a fiber optic sensor 11 for optical transmission of liquid. Moreover, the sensors 10 and 11 are located in the same isothermal zone. After reaching the minimum temperature of the cell with the liquid, the current is regulated through the first thermoelectric module 3 to uniformly heat the liquid at a speed determined by the above limitations. The analysis of the low-temperature properties of the liquid is taken both during cooling and during uniform heating of the cell. The registration device can be made on the basis of a microprocessor, which, using a data processing program, allows you to display all indicators of the process of studying multicomponent liquids (temperature, time, optical transmittance, analysis number, operator code, etc.).

Благодаря использованию термоаккумулирующего элемента 8 между двумя термоэлектрическими модулями:
1) уменьшается тепловая нагрузка на холодные спаи термоэлектрического модуля 5 и тем самым в режиме двухкаскадной работы модулей обеспечивается эффективная работа холодных спаев модуля 5 при достаточности воздушного охлаждения горячих спаев. Предложенная конструкция позволяет автономное использование устройства в полевых условиях;
2) увеличивается эффективность теплоотвода первого термоэлектрического модуля 3, что позволило достичь низких отрицательных температур кюветы (≈ минус 70oС). Появилась возможность определения криоскопических точек для жидкостей с неизвестными характеристиками в широком диапазоне температур, в частности, для нефтепродуктов как многокомпонентных жидкостей, не имеющих точно определенных криоскопических температур;
3) повысилась точность определения низкотемпературных свойств с позиции обеспечения заданных условий проведения исследований. Сочетание термоаккумулирующего элемента в тепловом контакте с двумя термоэлектрическими модулями позволяет одновременно поддерживать заданную начальную температуру (+20oС) и запасать "холод" для последующего эффективного охлаждения кюветы;
4) повысилась оперативность исследования, т.к. анализ большого числа разнородных жидкостей не требует переналадки и настройки измерительной схемы.
Thanks to the use of the thermal storage element 8 between two thermoelectric modules:
1) the thermal load on the cold junctions of the thermoelectric module 5 is reduced, and thus, in the two-stage operation mode of the modules, the effective operation of the cold junctions of the module 5 is ensured with the sufficiency of air cooling of the hot junctions. The proposed design allows autonomous use of the device in the field;
2) increases the efficiency of heat removal of the first thermoelectric module 3, which allowed to achieve low negative temperatures of the cell (≈ minus 70 o C). It became possible to determine cryoscopic points for liquids with unknown characteristics in a wide temperature range, in particular, for oil products as multicomponent liquids that do not have precisely defined cryoscopic temperatures;
3) the accuracy of determination of low-temperature properties has been improved from the position of ensuring the specified conditions for research. The combination of a thermal storage element in thermal contact with two thermoelectric modules allows you to simultaneously maintain a given initial temperature (+20 o C) and store up the "cold" for subsequent effective cooling of the cell;
4) increased research efficiency, tk. analysis of a large number of heterogeneous liquids does not require readjustment and adjustment of the measuring circuit.

Применение волоконно-оптического датчика 11 создает ряд преимуществ. Датчик характеризуется электрической и химической пассивностью, миниатюрностью и позволяет с высокой точностью определять изменения оптического пропускания малых доз жидкости. Соответственно облегчается конструкция холодильной части устройства. Кроме того, обеспечивается локальность анализа физических характеристик исследуемой жидкости, что позволяет размещать датчики температуры и оптического пропускания в одной изотермической зоне, а это необходимо для обеспечения высокой точности измерения низкотемпературных параметров исследуемых жидкостей. The use of fiber optic sensor 11 creates several advantages. The sensor is characterized by electrical and chemical passivity, miniaturization and allows high-precision determination of changes in the optical transmission of small doses of liquid. Accordingly, the design of the refrigeration part of the device is facilitated. In addition, a local analysis of the physical characteristics of the liquid under study is ensured, which makes it possible to place temperature and optical transmitters in one isothermal zone, and this is necessary to ensure high accuracy in measuring low-temperature parameters of the studied liquids.

Источники информации
1) Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы, 1967. - Л.: Наука, Лен. отд., - с. 254.
Sources of information
1) Kolenko E.A. Thermoelectric cooling devices, 1967. - L.: Science, Len. Dep. - p. 254.

2) а.с. СССР 1100468, F 25 В 25/02; Н 01 L 35/28. Способ нестационарного термоэлектрического охлаждения объекта. 2) A.S. USSR 1100468, F 25 V 25/02; H 01 L 35/28. Method of non-stationary thermoelectric cooling of an object.

3) а.с. СССР 851224, G 01 N 25/06, публ. 30.07.81, бюл. 28. 3) A.S. USSR 851224, G 01 N 25/06, publ. 07/30/81, bull. 28.

Claims (5)

1. Способ исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей, при котором кювету с жидкостью охлаждают с использованием двух термоэлектрических модулей, первый из которых имеет тепловой контакт с кюветой и имеет возможность регулирования тока термоэлектрического модуля, измеряют температуру жидкости и регистрируют температурно-зависимые физические параметры жидкости, отличающийся тем, что между двумя термоэлектрическими модулями размещают с обеспечением теплового контакта термоаккумулирующий элемент, осуществляют охлаждение термоаккумулирующего элемента обоими термоэлектрическими модулями с одновременным нагревом кюветы с жидкостью до заданной начальной температуры, после достижения термоаккумулирующим элементом минимальной температуры при поддерживаемой заданной температуре жидкости начинают равномерное охлаждение кюветы с жидкостью путем соответствующего регулирования тока через первый термоэлектрический модуль со скоростью, определяемой тепловой постоянной времени термоаккумулирующего элемента, а после достижения минимальной температуры кюветы с жидкостью обеспечивают ее равномерный нагрев, при этом исследование низкотемпературных свойств выполняют в течение равномерного охлаждения и равномерного нагрева жидкости. 1. A method for studying the low-temperature properties of multicomponent liquids, in which a cuvette with a liquid is cooled using two thermoelectric modules, the first of which has thermal contact with the cuvette and has the ability to control the current of the thermoelectric module, measure the temperature of the liquid and record the temperature-dependent physical parameters of the liquid, different the fact that between the two thermoelectric modules are placed with providing thermal contact thermal storage element, carried out cooling the thermo-accumulating element by both thermoelectric modules while heating the cell with the liquid to a predetermined initial temperature, after the thermo-accumulating element reaches the minimum temperature at a preset liquid temperature, they begin to uniformly cool the cell with liquid by appropriate current control through the first thermoelectric module at a speed determined by the thermal time constant thermal storage element, and after reaching the minimum the temperature of the cuvette with the liquid ensures its uniform heating, while the study of low-temperature properties is performed during uniform cooling and uniform heating of the liquid. 2. Устройство для исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей, включающее корпус, в котором установлены соединенные с источниками постоянного тока два термоэлектрических модуля, первый из которых соединен с регулируемым источником тока и имеет тепловой контакт с кюветой для размещения исследуемой многокомпонентной жидкости, снабженной измерительным преобразователем температуры и датчиком температурно-зависимого физического параметра, второй термоэлектрический модуль снабжен средством теплоотвода, также имеются устройство регистрации и устройство управления, отличающееся тем, что в корпусе дополнительно установлен термоаккумулирующий элемент с обеспечением теплового контакта с обоими термоэлектрическими модулями, выходы измерительного преобразователя температуры и датчика температурно-зависимого параметра подключены к входу устройства регистрации, выход которого соединен с входом устройства управления регулируемым источником тока. 2. A device for studying the low-temperature properties of multicomponent liquids, comprising a housing in which two thermoelectric modules are connected, connected to a direct current source, the first of which is connected to an adjustable current source and has thermal contact with a cuvette for accommodating a multicomponent liquid under study, equipped with a temperature measuring transducer and sensor of a temperature-dependent physical parameter, the second thermoelectric module is equipped with a heat sink, also there is a recording device and a control device, characterized in that a thermally storage element is additionally installed in the housing to provide thermal contact with both thermoelectric modules, the outputs of the temperature measuring transducer and the temperature-dependent parameter sensor are connected to the input of the registration device, the output of which is connected to the input of the adjustable control device current source. 3. Устройство для исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей по п. 2, отличающееся тем, что горячие спаи второго термоэлектрического модуля снабжены системой принудительного воздушного охлаждения. 3. A device for studying the low temperature properties of multicomponent liquids according to claim 2, characterized in that the hot junctions of the second thermoelectric module are equipped with a forced air cooling system. 4. Устройство для исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей по п. 2, отличающееся тем, что термоаккумулирующий элемент выполнен в виде пластины из материала, обладающего высокими теплопроводностью и теплоемкостью, например из меди или алюминия. 4. A device for studying the low-temperature properties of multicomponent liquids according to claim 2, characterized in that the thermal storage element is made in the form of a plate of a material having high thermal conductivity and heat capacity, for example, of copper or aluminum. 5. Устройство для исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей по п. 2, отличающееся тем, что датчик температурно-зависимого физического параметра выполнен в виде волоконно-оптического датчика оптического пропускания исследуемой жидкости. 5. A device for studying the low-temperature properties of multicomponent liquids according to claim 2, characterized in that the temperature-dependent physical parameter sensor is made in the form of a fiber-optic sensor for optical transmission of the studied liquid.
RU99116925A 1999-08-02 1999-08-02 Method of study of low-temperature properties of multi-component liquids and device for realization of this method RU2183323C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99116925A RU2183323C2 (en) 1999-08-02 1999-08-02 Method of study of low-temperature properties of multi-component liquids and device for realization of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99116925A RU2183323C2 (en) 1999-08-02 1999-08-02 Method of study of low-temperature properties of multi-component liquids and device for realization of this method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99116925A RU99116925A (en) 2001-07-20
RU2183323C2 true RU2183323C2 (en) 2002-06-10

Family

ID=20223432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99116925A RU2183323C2 (en) 1999-08-02 1999-08-02 Method of study of low-temperature properties of multi-component liquids and device for realization of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2183323C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504757C2 (en) * 2012-04-28 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Method for investigation of thermophysical properties of liquids and device for its implementation
RU2554621C2 (en) * 2013-08-06 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" Method of determination of freezing beginning temperature at freezing of water solutions and moisture containing products and materials and device for its implementation
RU2581383C1 (en) * 2014-12-19 2016-04-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Method of determining setting point oil products and device therefor
RU2607048C1 (en) * 2015-07-03 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Микроэлектронный контроль" Method and device of the external resonant excitation of mechanical oscillating system of viscosimeter
RU2685081C1 (en) * 2018-07-30 2019-04-16 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" Method for determination of turbidity of diesel fuel

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504757C2 (en) * 2012-04-28 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Method for investigation of thermophysical properties of liquids and device for its implementation
RU2554621C2 (en) * 2013-08-06 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" Method of determination of freezing beginning temperature at freezing of water solutions and moisture containing products and materials and device for its implementation
RU2581383C1 (en) * 2014-12-19 2016-04-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Method of determining setting point oil products and device therefor
RU2607048C1 (en) * 2015-07-03 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Микроэлектронный контроль" Method and device of the external resonant excitation of mechanical oscillating system of viscosimeter
RU2685081C1 (en) * 2018-07-30 2019-04-16 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" Method for determination of turbidity of diesel fuel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5224536A (en) Thermostatting device
RU2689070C2 (en) Heating device and a method for heating a food product in a container, in particular milk in a baby bottle
EP0328334A2 (en) Method & apparatus for monitoring cloud point or like transition temperatures
CN101281121A (en) Quick changeable temperature small-sized constant temperature sample pool
US4601587A (en) Device and method for determining freezing points
WO2015058449A1 (en) Cold/hot platform-type high-speed calorimeter that can be used in conjunction with other microstructural characterization techniques
GB1462509A (en) Photometric instruments
RU2183323C2 (en) Method of study of low-temperature properties of multi-component liquids and device for realization of this method
US4304119A (en) Method and device for measuring the freezing point lowering
US3161039A (en) Apparatus for determining pour point
RU2263305C1 (en) Dynamic method and device for inspecting thermal-physical properties of fluids
GB1029165A (en) Method and apparatus for measuring cloud point temperatures
CN103256984A (en) Device and method for accurately measuring temperature-varying elliptical polarization in wide temperature range
Mukhopadhyay et al. Evolution of droplets of perfectly wetting liquid under the influence of thermocapillary forces
CN203083705U (en) Device for accurately measuring temperature-change elliptic polarization in wide-temperature range
RU99116925A (en) METHOD FOR RESEARCH OF LOW-TEMPERATURE PROPERTIES OF MULTICOMPONENT LIQUIDS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2362152C2 (en) Research method for structure trasformation processes in liquids
RU139169U1 (en) DEVICE FOR RESEARCH OF LOW-TEMPERATURE PROPERTIES OF MULTICOMPONENT LIQUIDS
JPH0234048B2 (en) EKITAIYOKINOONDOSEIGYOSOCHI
RU2504757C2 (en) Method for investigation of thermophysical properties of liquids and device for its implementation
CA1332292C (en) Temperature controlling means for a thermostat for use in measuring viscosity
RU2554621C2 (en) Method of determination of freezing beginning temperature at freezing of water solutions and moisture containing products and materials and device for its implementation
Kühberger et al. Improved product quality at a cooling crystallization process by measurement and control of supersaturation
RU2406080C1 (en) Device for measuring parametres of crystallisation kinetics
Taran et al. Experimental Determination of the Rates of Nucleation and of Growth of Phase Transformation Centers

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090803