RU2286591C2

RU2286591C2 - Cell for thermostatting liquid

Info

Publication number: RU2286591C2
Application number: RU2005100558/28A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Егорович Янов (RU); Геннадий Егорович Янов; Юрий Борисович Богомолов (RU); Юрий Борисович Богомолов; Геннадий Евгеньевич Михеев (RU); Геннадий Евгеньевич Михеев; Владимир Александрович Михеев (RU); Владимир Александрович Михеев; Анатолий Семенович Акимкин (RU); Анатолий Семенович Акимкин; Надежда Геннадьевна Михеева (RU); Надежда Геннадьевна Михеева
Original assignee: Геннадий Егорович Янов; Юрий Борисович Богомолов; Геннадий Евгеньевич Михеев; Владимир Александрович Михеев; Анатолий Семенович Акимкин; Надежда Геннадьевна Михеева
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-10-27
Also published as: RU2005100558A

Abstract

FIELD: technology for researching properties and composition of liquids.

SUBSTANCE: cell contains heat-conductive body of low thermal capacity, internal volume of which forms running thermostatted chamber with input and output apertures on the ends of its long sides, and heater of body made in form of thin-walled tube with two stoppers, mounted inside the tube at given distance from its ends. Body and heater are made so, that thermal flow from heater, applied to elementary volumes of thermostatted liquid, changes along long sides of chamber, increasing from its middle to input and output apertures. Heater may be made in form of two coils of copper enameled wire and two coils of manganic enameled wire. Coils of copper wire are positioned between stoppers, in the area of chamber, while coils of manganic wire are positioned between stoppers and ends of tube. In a variant of realization, tube material acts as heater.

EFFECT: increased thermostatting precision.

5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к технике термостатирования и может быть использовано для исследования свойств и состава жидкостей, в частности в ультразвуковых экспресс-анализаторах жидкостей и кондуктометрах.The invention relates to techniques for thermostating and can be used to study the properties and composition of liquids, in particular in ultrasonic express liquid analyzers and conductometers.

Известна ячейка для термостатирования жидкости, которая содержит корпус с расположенными в нем проточной камерой, нагревателем, датчиком температуры и теплопроводящей пластиной, причем теплопроводящая пластина размещена на проточной камере и связана с датчиком температуры (авт. свид. SU №548847, МПК G 05 D 23/30, 1977). Известная ячейка имеет большую теплоемкость по сравнению с теплоемкостью пробы жидкости в камере, что является препятствием для ее применения в экспресс-анализаторах жидкостей, когда необходима быстрая перестройка с одной температуры на другую и обратно. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной ячейки, относится то, что ее корпус и нагреватель выполнены так, что потери тепла через входное и выходное отверстия проточной камеры не компенсируются.A well-known cell for temperature control of a liquid, which contains a housing with a flow chamber, a heater, a temperature sensor and a heat-conducting plate located in it, moreover, a heat-conducting plate is placed on the flow chamber and is connected to a temperature sensor (ed. Certificate No. SU 548847, IPC G 05 D 23 / 30, 1977). The known cell has a greater heat capacity in comparison with the heat capacity of the liquid sample in the chamber, which is an obstacle to its use in express liquid analyzers, when rapid adjustment from one temperature to another and vice versa is necessary. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known cell include the fact that its body and heater are designed so that heat losses through the inlet and outlet openings of the flow chamber are not compensated.

Известно устройство для термостатирования, содержащее рабочий объем, канал циркуляции, управляемые нагреватели, расположенные на входе в канал циркуляции и на выходе из него, и регулируемые источники нагрева, равномерно распределенные по корпусу термостатирующего устройства (авт. свид. SU №299833 А, МПК G 05 D 23/30, 1971). При термостатировании объекта, находящегося в рабочем объеме, осуществляется прокачивание теплоносителя по замкнутому контуру, состоящему из рабочего объема и канала циркуляции. Регулируемые источники нагрева равномерно нагревают корпус устройства, компенсируя потери тепла в окружающую среду. Управляемые нагреватели, расположенные на входе в канал циркуляции и на выходе из него, нагревают теплоноситель, компенсируя торцовые потери тепла термостатируемого объекта. В результате обеспечивается стабилизация температуры теплоносителя и уменьшается температурный градиент в термостатируемом объекте.A device for thermostating is known, containing a working volume, a circulation channel, controlled heaters located at the inlet of the circulation channel and at the exit from it, and adjustable heat sources uniformly distributed over the body of the thermostatic device (ed. Certificate. SU No. 299833 A, IPC G 05 D 23/30, 1971). When thermostating an object located in the working volume, the coolant is pumped along a closed circuit, consisting of the working volume and the circulation channel. Adjustable heat sources evenly heat the body of the device, compensating for heat loss to the environment. Controlled heaters, located at the inlet to the circulation channel and at the outlet of it, heat the coolant, compensating for the end heat loss of the thermostatically controlled object. As a result, stabilization of the temperature of the coolant is ensured and the temperature gradient in the thermostatically controlled object decreases.

Таким образом, корпус рассматриваемого известного устройства не обладает малой теплоемкостью, а компенсация торцовых потерь тепла термостатируемого объекта достигается за счет особенностей конструкции управляемых нагревателей, которые заключаются в том, что они расположены на входе в канал циркуляции и на выходе из него. При этом корпус устройства и канал циркуляции не имеют никаких особенностей, способствующих компенсации торцовых потерь тепла.Thus, the case of the known device under consideration does not have low heat capacity, and the compensation of the end heat loss of the thermostatically controlled object is achieved due to the design features of the controlled heaters, which are that they are located at the entrance to and from the circulation channel. In this case, the device body and the circulation channel do not have any features that contribute to the compensation of thermal end losses.

Аналогом, наиболее близким к заявленному изобретению (прототипом), является ячейка для термостатирования жидкости, содержащая теплопроводный корпус малой теплоемкости, внутренний объем которого образует термостатируемую камеру с входным и выходным отверстиями на концах длинных сторон камеры, нагреватель и датчик температуры (патент RU №1741055, МПК G 01 N 29/02, 1989). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной ячейки, принятой за прототип, относится то, что в известной ячейке из-за наличия теплового сопротивления стенок корпуса их температура уменьшается от середины корпуса к концам его длинных сторон, где находятся входное и выходное отверстия, вследствие этого тепловой поток от нагревателя, приходящийся на элементарные объемы термостатируемой жидкости в камере, уменьшается вдоль длинных сторон камеры от ее середины к входному и выходному отверстиям, кроме того, часть тепловой энергии, полученной жидкостью от стенок камеры у концов ее длинных сторон, уходит за пределы камеры через трубопроводы, соединенные с входным и выходным отверстиями, и через жидкость, находящуюся в трубопроводах (указанные трубопроводы не входят в состав ячейки, но необходимы для заполнения ячейки жидкостью и для ее удаления из ячейки после окончания термостатирования). При этом максимальное значение температуры наблюдается в середине камеры, а минимальное - на концах ее длинных сторон, около входного и выходного отверстий.The analogue closest to the claimed invention (prototype) is a cell for temperature control of a liquid containing a heat-conducting case of low heat capacity, the internal volume of which forms a thermostatic chamber with inlet and outlet openings at the ends of the long sides of the chamber, a heater and a temperature sensor (patent RU No. 1741055, IPC G 01 N 29/02, 1989). The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known cell adopted as a prototype include the fact that in a known cell, due to the thermal resistance of the walls of the housing, their temperature decreases from the middle of the housing to the ends of its long sides, where the input and output holes, as a result, the heat flux from the heater per elementary volume of thermostatically controlled fluid in the chamber decreases along the long sides of the chamber from its middle to the inlet and outlet to the holes, in addition, part of the thermal energy received by the liquid from the walls of the chamber at the ends of its long sides, goes outside the chamber through pipelines connected to the inlet and outlet openings, and through the liquid in the pipelines (these pipelines are not part of the cell but are necessary to fill the cell with liquid and to remove it from the cell after the termination of temperature control). In this case, the maximum temperature value is observed in the middle of the chamber, and the minimum - at the ends of its long sides, near the inlet and outlet openings.

Целью изобретения является повышение точности термостатирования за счет уменьшения неравномерности температуры жидкости в проточной термостатируемой камере при сохранении малой теплоемкости корпуса.The aim of the invention is to increase the accuracy of thermostating by reducing the unevenness of the temperature of the liquid in the flow thermostatic chamber while maintaining low heat capacity of the housing.

Технический результат - достижение малой неравномерности температуры жидкости в термостатируемой камере вдоль ее длинных сторон, на концах которых расположены входное и выходное отверстия.The technical result is the achievement of a small non-uniformity of the temperature of the liquid in a thermostatic chamber along its long sides, at the ends of which the inlet and outlet openings are located.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной ячейке, содержащей нагреватель и теплопроводный корпус малой теплоемкости, внутренний объем которого образует термостатируемую камеру с входным и выходным отверстиями на концах ее длинных сторон, имеется особенность, заключающаяся в том, что:The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known cell containing a heater and a heat-conducting case of low heat capacity, the internal volume of which forms a thermostatic chamber with inlet and outlet openings at the ends of its long sides, there is a feature that:

1. Корпус и нагреватель выполнены так, что тепловой поток от нагревателя, приходящийся на элементарные объемы жидкости в термостатируемой камере, изменяется вдоль длинных сторон камеры, увеличиваясь от ее середины к входному и выходному отверстиям.1. The housing and the heater are designed so that the heat flux from the heater per elementary volume of liquid in the thermostatically controlled chamber changes along the long sides of the chamber, increasing from its middle to the inlet and outlet openings.

2. Кроме того, корпус выполнен в виде тонкостенной трубки с двумя заглушками, установленными внутри трубки на заданном расстоянии от ее концов.2. In addition, the body is made in the form of a thin-walled tube with two plugs installed inside the tube at a predetermined distance from its ends.

3. Кроме того, входное и выходное отверстия расположены на заглушках.3. In addition, the inlet and outlet are located on the plugs.

4. Кроме того, трубка выполнена из электропроводного материала, а функцию нагревателя выполняет материал трубки, по которому пропускают электрический ток.4. In addition, the tube is made of electrically conductive material, and the tube material through which electric current is passed serves as a heater.

5. Кроме того, нагреватель выполнен в виде двух однослойных катушек из медного эмалированного провода и двух однослойных катушек из манганинового эмалированного провода, намотанных на трубку, причем катушки из медного провода расположены между заглушками, в области термостатируемой камеры, а катушки из манганинового провода - между заглушками и концами трубки.5. In addition, the heater is made in the form of two single-layer coils of enameled copper wire and two single-layer coils of enameled manganin wire wound on a tube, with coils of copper wire located between the plugs, in the thermostatic chamber area, and manganin wire coils between plugs and ends of the tube.

На чертежах представлены: на фиг.1 - ячейка, имеющая отверстия на заглушках; на фиг.2 - схема термостата с ячейкой, имеющей отверстия на заглушках; на фиг.3 - ячейка, корпус которой является нагревателем; на фиг.4 - схема термостата с ячейкой, корпус которой является нагревателем; на фиг.5 - ячейка, имеющая отверстия на трубке; на фиг.6 - схема термостата с ячейкой, имеющей отверстия на трубке; на фиг.7 - график температуры в известной ячейке; на фиг.8 - график температуры в заявленной ячейке.The drawings show: in figure 1 - a cell having holes in the plugs; figure 2 - diagram of a thermostat with a cell having holes in the plugs; figure 3 - cell, the housing of which is a heater; figure 4 is a diagram of a thermostat with a cell, the housing of which is a heater; 5 is a cell having holes in the tube; 6 is a diagram of a thermostat with a cell having openings on the tube; 7 is a graph of the temperature in a known cell; on Fig is a graph of the temperature in the claimed cell.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result are as follows.

Ячейка (см. фиг.1) содержит корпус в виде тонкостенной теплопроводной трубки 1 с заглушками 2 и 3, установленными внутри трубки 1 на заданном расстоянии от ее концов, входного отверстия 4 на заглушке 2 и выходного отверстия 5 на заглушке 3. Внутренний объем корпуса, ограниченный поверхностью трубки 1 и заглушками 2 и 3, образует камеру 6, которая вместе с отверстиями 4 и 5 предназначена для заполнения термостатируемой жидкостью.The cell (see Fig. 1) contains a body in the form of a thin-walled heat-conducting tube 1 with plugs 2 and 3 installed inside the tube 1 at a predetermined distance from its ends, inlet 4 on the plug 2 and outlet 5 on the plug 3. The internal volume of the housing , bounded by the surface of the tube 1 and the plugs 2 and 3, forms a chamber 6, which, together with the holes 4 and 5, is intended to be filled with a thermostatically controlled liquid.

На поверхности трубки 1 расположен электрический нагреватель, состоящий из однослойных катушек 7, 8 из медного эмалированного провода и однослойных катушек 9, 10 из манганинового эмалированного провода. При этом катушки 7, 8 намотаны на трубку 1 между заглушками 2, 3, катушка 9 намотана на трубку 1 между одним ее концом и ближней к ней заглушкой 2, а катушка 10 намотана на трубку 1 между другим ее концом и ближней к ней заглушкой 3.On the surface of the tube 1 is an electric heater, consisting of single-layer coils 7, 8 of enameled copper wire and single-layer coils 9, 10 of enameled manganin wire. In this case, coils 7, 8 are wound on the tube 1 between plugs 2, 3, coil 9 is wound on the tube 1 between one end of it and the closest plug 2, and coil 10 is wound on the tube 1 between its other end and the closest plug 3 .

Схема термостата (см. фиг.2) содержит термочувствительный нагревательно-измерительный мост, компаратор напряжения 11 и блок управления 12. Термочувствительный мост состоит из термозависимого сопротивления R1=R1.1+R1.2 последовательно соединенных катушек 7 и 8, термонезависимого сопротивления R2=R2.1+R2.2 последовательно соединенных катушек 9, 10 и сопротивлений прецизионных резисторов R3, R4, причем одной вершиной входной диагонали моста является точка соединения R1.1 (свободный вывод катушки 7) с резистором R3, а другой вершиной входной диагонали моста - точка соединения R2.2 (свободный вывод катушки 10) с резистором R4, одной вершиной выходной диагонали моста является точка соединения R1.2 (свободный вывод катушки 8) с R2.1 (свободный вывод катушки 9), а другой вершиной выходной диагонали моста - точка соединения R3 и R4. Входная диагональ моста соединена с выходом блока управления 12, а выходная диагональ подключена к входу компаратора напряжения 11, выход которого соединен с входом блока управления 12. Питание термостата осуществляется от источника постоянного напряжения (на фиг.2 не показан).The thermostat diagram (see Fig. 2) contains a thermosensitive heating and measuring bridge, a voltage comparator 11 and a control unit 12. The thermosensitive bridge consists of a thermally dependent resistance R1 = R1.1 + R1.2 of series-connected coils 7 and 8, thermally independent resistance R2 = R2.1 + R2.2 of series-connected coils 9, 10 and resistances of precision resistors R3, R4, with one vertex of the input diagonal of the bridge being the connection point R1.1 (free output of coil 7) with resistor R3, and the other vertex of the input diagonal of the bridge is t connection point R2.2 (free output of coil 10) with resistor R4, one vertex of the output diagonal of the bridge is the connection point R1.2 (free output of coil 8) with R2.1 (free output of coil 9), and the other vertex of the output diagonal of the bridge is junction point of R3 and R4. The input diagonal of the bridge is connected to the output of the control unit 12, and the output diagonal is connected to the input of the voltage comparator 11, the output of which is connected to the input of the control unit 12. The thermostat is supplied from a constant voltage source (not shown in Fig. 2).

Ячейка (см. фиг.3) содержит корпус в виде тонкостенной теплопроводной и электропроводной трубки 1 с заглушками 2 и 3, установленными внутри трубки 1 на заданном расстоянии от ее концов, входного отверстия 4 на стенке трубки 1 рядом с заглушкой 2 и выходного отверстия 5 на стенке трубки 1 рядом с заглушкой 3. Внутренний объем корпуса, ограниченный поверхностью трубки 1 и заглушками 2 и 3, образует камеру 6, которая вместе с отверстиями 4 и 5 предназначена для заполнения термостатируемой жидкостью. Нагревателем является материал стенок трубки 1, по которому пропускают электрический ток, подключая электрическое напряжение к контактам, расположенным на концах трубки 1 (не показаны).The cell (see figure 3) contains a housing in the form of a thin-walled heat-conducting and conductive tube 1 with plugs 2 and 3 installed inside the tube 1 at a predetermined distance from its ends, the inlet 4 on the wall of the tube 1 next to the plug 2 and the outlet 5 on the wall of the tube 1 next to the plug 3. The internal volume of the housing, limited by the surface of the tube 1 and the plugs 2 and 3, forms a chamber 6, which, together with the holes 4 and 5, is designed to be filled with a thermostatically controlled liquid. The heater is the material of the walls of the tube 1, through which an electric current is passed, connecting an electric voltage to the contacts located at the ends of the tube 1 (not shown).

Схема термостата (см. фиг.4) содержит термочувствительный мост, компаратор напряжения 11, блок управления 12 и сопротивление материала стенок трубки 1. Термочувствительный мост образован сопротивлением R1 датчика 13 температуры, установленного на поверхности трубки 1, и сопротивлениями прецизионных резисторов R2, R3, R4. Значения R1, R2, R3, R4 выбраны такими, что баланс моста соответствует равенству температуры датчика 13 и заданной температуры термостатирования, а мощность, выделяющаяся на R1 (датчик 13 температуры), пренебрежимо мала по сравнению с мощностью нагревателя ячейки. Входная диагональ моста подключена к источнику питания термостата, а выходная диагональ соединена с входом компаратора напряжения 11, выход которого подключен к входу блока управления 12. Выход блока управления 12 соединен с концами трубки 1 при помощи не показанных на фиг.3 контактов на ее концах. Питание термостата осуществляется от источника постоянного напряжения (на фиг.4 не показан).The thermostat diagram (see Fig. 4) contains a heat-sensitive bridge, a voltage comparator 11, a control unit 12, and a resistance of the material of the walls of the tube 1. The heat-sensitive bridge is formed by the resistance R1 of the temperature sensor 13 mounted on the surface of the tube 1 and the resistance of the precision resistors R2, R3, R4. The values of R1, R2, R3, R4 are chosen such that the bridge balance corresponds to the equality of the temperature of the sensor 13 and the set temperature of thermostating, and the power allocated to R1 (temperature sensor 13) is negligible compared to the power of the cell heater. The input diagonal of the bridge is connected to the power supply of the thermostat, and the output diagonal is connected to the input of the voltage comparator 11, the output of which is connected to the input of the control unit 12. The output of the control unit 12 is connected to the ends of the tube 1 using the contacts not shown in Fig. 3 at its ends. The thermostat is powered from a constant voltage source (not shown in Fig. 4).

Ячейка (см. фиг.5) содержит корпус в виде тонкостенной теплопроводной трубки 1 с заглушками 2 и 3, установленными внутри трубки 1 на заданном расстоянии от ее концов, входного отверстия 4 на стенке трубки 1 рядом с заглушкой 2 и выходного отверстия 5, на стенке трубки 1 рядом с заглушкой 3. Внутренний объем корпуса, ограниченный поверхностью трубки 1 и заглушками 2 и 3, образует камеру 6, которая вместе с отверстиями 4 и 5 предназначена для заполнения термостатируемой жидкостью. На поверхности трубки 1 расположен электрический нагреватель, состоящий из катушек 7, 8, намотанных в один слой медным эмалированным проводом, и катушек 9, 10, намотанных в один слой манганиновым эмалированным проводом. При этом катушки 7, 8 расположены между заглушками 2, 3, катушка 9 расположена между одним концом трубки 1 и ближней к ней заглушкой 2, а катушка 10 расположена между другим концом трубки 1 и ближней к ней заглушкой 3.The cell (see Fig. 5) contains a body in the form of a thin-walled heat-conducting tube 1 with plugs 2 and 3 installed inside the tube 1 at a predetermined distance from its ends, the inlet 4 on the wall of the tube 1 next to the plug 2 and the outlet 5, on the wall of the tube 1 next to the plug 3. The internal volume of the casing, limited by the surface of the tube 1 and the plugs 2 and 3, forms a chamber 6, which, together with the holes 4 and 5, is designed to be filled with a thermostatically controlled liquid. On the surface of the tube 1 is an electric heater, consisting of coils 7, 8 wound in a single layer of enameled copper wire, and coils 9, 10 wound in a single layer of manganese enameled wire. While the coils 7, 8 are located between the plugs 2, 3, the coil 9 is located between one end of the tube 1 and the closest plug 2, and the coil 10 is located between the other end of the tube 1 and the closest plug 3.

Схема термостата (см. фиг.6) содержит термочувствительный нагревательно-измерительный мост, прецизионные резисторы R5, R6, компаратор напряжения 11 и блок управления 12. Термочувствительный нагревательно-измерительный мост образован сопротивлениями R1, R2, R3, R4 (соответственно катушки 7, 9, 10, 8), причем термозависимые сопротивления R1, R4 (катушки 7, 8) включены в противоположные ветви моста. Входная диагональ моста соединена с выходом блока управления 12, вершина выходной диагонали моста, образованная соединением R1, R2, подключена к инвертирующему входу компаратора напряжения 11, а вершина выходной диагонали моста, образованная соединением R3, R4, через делитель напряжения R5, R6 подключена к неинвертирующему входу компаратора напряжения 11, выход которого соединен с входом блока управления 12. Питание термостата осуществляется от источника постоянного напряжения (на фиг.2 не показан).The thermostat diagram (see Fig. 6) contains a heat-sensitive heating and measuring bridge, precision resistors R5, R6, a voltage comparator 11 and a control unit 12. The heat-sensitive heating and measuring bridge is formed by resistances R1, R2, R3, R4 (respectively, coils 7, 9 , 10, 8), and the thermally dependent resistances R1, R4 (coils 7, 8) are included in opposite branches of the bridge. The input diagonal of the bridge is connected to the output of the control unit 12, the top of the output diagonal of the bridge formed by the connection R1, R2 is connected to the inverting input of the voltage comparator 11, and the top of the output diagonal of the bridge formed by the connection R3, R4 is connected to the non-inverting voltage divider R5, R6 the input of the voltage comparator 11, the output of which is connected to the input of the control unit 12. The thermostat is powered by a constant voltage source (not shown in FIG. 2).

Термостат, схемы которого для частных примеров выполнения приведены на фиг.2, фиг.4, фиг.6, работает следующим образом. Для обеспечения нормальной работы устанавливают температуру жидкости, подлежащей термостатированию, и температуру окружающего воздуха меньше, чем заданная температура Т_т термостатирования, а трубку 1 ячейки располагают под углом к горизонтали так, что ее входное отверстие 4 находится ниже выходного отверстия 5 (см. фиг.4). Заполняют термостатируемой жидкостью камеру 6 ячейки, после чего на выходе блока управления 12 появляется напряжение (см. фиг.2, фиг.4, фиг.6). Выходное напряжение блока управления 12 подается на нагреватель ячейки, который выполнен в виде катушек 7, 8, 9, 10 (см. фиг.2, фиг.6) или функцию которого выполняет материал стенок трубки 1 (см. фиг.4). Сигнал разбаланса термочувствительного моста R1, R2, R3, R4 (см. фиг.2, фиг.4, фиг.6), поступающий на вход компаратора напряжения 6 и зависящий от температуры Т_д его термозависимой части R1 (см. фиг.2, фиг.4) или термозависимых частей R1, R4 (см. фиг.6), определяет состояние компаратора напряжения 11, выходной сигнал которого управляет работой блока управления 12 (см. фиг.2, фиг.4, фиг.6). Блок управления 12 включает напряжение нагрева на своем выходе, если Т_д<Т_т и отключает его при Т_д>Т_т. Тепло, выделяющееся в нагревателе при прохождении по нему электрического тока, нагревает трубку 1 как в области камеры 6, так и за ее пределами, а от трубки 1 нагревается жидкость, находящаяся в камере 6. При этом тепловой поток от нагревателя, приходящийся на элементарные объемы термостатируемой жидкости в камере 6, изменяется вдоль длинных сторон камеры 6, увеличиваясь от ее середины к входному 4 и выходному 5 отверстиям. В результате регулирования температуры путем периодического включения и отключения нагрева через некоторое время наступает стабилизация температуры жидкости в камере 6. При этом установившиеся значения температуры T_жi жидкости в различных точках камеры 6 зависят от конструкции ячейки и определяются формулой:The thermostat, diagrams of which for particular examples are shown in figure 2, figure 4, figure 6, works as follows. To ensure normal operation, the temperature of the liquid to be thermostated is set, and the ambient temperature is less than the set temperature temperature T _t , and the cell tube 1 is positioned at an angle to the horizontal so that its inlet 4 is below the outlet 5 (see Fig. four). The cell 6 of the cell is filled with a thermostatically controlled liquid, after which a voltage appears at the output of the control unit 12 (see FIG. 2, FIG. 4, FIG. 6). The output voltage of the control unit 12 is supplied to the cell heater, which is made in the form of coils 7, 8, 9, 10 (see FIG. 2, FIG. 6) or whose function is performed by the material of the walls of the tube 1 (see FIG. 4). The unbalance signal of the thermosensitive bridge R1, R2, R3, R4 (see figure 2, figure 4, figure 6), arriving at the input of the voltage comparator 6 and depending on the temperature T _{d of} its thermally dependent part R1 (see figure 2, 4) or thermally dependent parts R1, R4 (see FIG. 6), determines the state of the voltage comparator 11, the output signal of which controls the operation of the control unit 12 (see FIG. 2, FIG. 4, FIG. 6). The control unit 12 includes a heating voltage at its output if T _d <T _t and turns it off at T _d > T _t . The heat released in the heater when an electric current passes through it heats the tube 1 both in the region of the chamber 6 and beyond, and the liquid in the chamber 6 is heated from the tube 1. In this case, the heat flux from the heater per elementary volume thermostatic fluid in the chamber 6, varies along the long sides of the chamber 6, increasing from its middle to the inlet 4 and outlet 5 of the holes. As a result, temperature control by periodically switching on and off the heating time is reached after a stabilization temperature of the liquid in the chamber 6. In this case, the steady value of temperature T _zhi fluid at different points of the chamber 6 depends on the design of the cell and determined by the formula:

Т_жi=Т_т+ΔТ_i,T _W = T _t + ΔT _i ,

где Т_жi - температура жидкости в i-й точке камеры 6;where T _{W i} is the temperature of the liquid at the i-th point of the chamber 6;

Т_т - заданная температура термостатирования;T _t - set temperature control;

ΔT_i - погрешность термостатирования для i-й точки камеры 6.ΔT _i - thermostatic error for the i-th point of the camera 6.

Неравномерность температуры термостатируемой жидкости в камере 6 может быть определена как разность максимального и минимального значений ΔT_i. Для подтверждения возможности получения вышеуказанного технического результата при осуществлении изобретения были изготовлены экспериментальные образцы известной и заявленной ячеек и проведены их сравнительные испытания, причем заявленная ячейка соответствовала фиг.5. Для обеспечения корректности указанных сравнительных испытаний известная и заявленная ячейки имели одинаковые параметры, существенно влияющие на результаты испытаний, а именно: корпус в виде медной трубки 1 диаметром 6 мм и с толщиной стенок 0,25 мм; заглушки 2 и 3 толщиной 2 мм из бронзы; отверстия 4 и 5 в виде патрубков длиной 10 мм из медной трубки диаметром 4 мм с толщиной стенок 0,25 мм; объем камеры 6 составлял 1,9 см³ (длина камеры 78 мм); мощность нагревателя 20 Вт; термостатируемая жидкость - дистиллированная вода. Испытания заключались в измерении температуры Т_жi воды в камере 6 по оси трубки 1 в двух ее точках: в середине камеры 6 (Т_ж1) и на расстоянии 2 мм от заглушки 2 (Т_ж2). Эти точки были выбраны потому, что в известной ячейке они соответствуют максимальной (Т_ж1) и минимальной (Т_ж2) температурам жидкости в камере 6. Измерения температуры выполнялись при помощи термопар медь - константан малой теплоемкости (диаметр проводов термопар 0,1 мм). Температура окружающего воздуха и исходная температура термостатируемой воды при испытаниях поддерживались равными 20°С. Результаты сравнительных испытаний представлены на фиг.7 и фиг.8, причем динамику температуры воды в двух выбранных точках камеры 6 известной ячейки показывают графики, приведенные на фиг.7, а динамику температуры воды в двух выбранных точках камеры 6 заявленной ячейки отражают графики, приведенные на фиг.8. Неравномерность температуры воды в установившемся тепловом режиме (t>120 с) для известной ячейки достигает значения Т_ж1-Т_ж2=3,2°С (см. фиг.7), в то время как в заявленной ячейке при t>50 с она не превышает Т_ж1-Т_ж2=0,1°С (см. фиг.8). При этом за установившийся тепловой режим условно принят такой режим, когда температура жидкости в каждой из выбранных точек с течением времени изменяется не более чем на 0,1°С. Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что заявленная конструкция ячейки с входным и выходным отверстиями позволяет получить малую неравномерность температуры жидкости в термостатируемой камере (во много раз меньшую, чем в известной ячейке) при малой теплоемкости корпуса ячейки.The uneven temperature of the thermostatically controlled fluid in the chamber 6 can be defined as the difference between the maximum and minimum values of ΔT _i . To confirm the possibility of obtaining the above technical result during the implementation of the invention, experimental samples of the known and claimed cells were made and their comparative tests were carried out, and the claimed cell corresponded to figure 5. To ensure the correctness of these comparative tests, the known and declared cells had the same parameters that significantly affect the test results, namely: a case in the form of a copper tube 1 with a diameter of 6 mm and with a wall thickness of 0.25 mm; caps 2 and 3 of a thickness of 2 mm made of bronze; holes 4 and 5 in the form of nozzles 10 mm long from a copper tube with a diameter of 4 mm with a wall thickness of 0.25 mm; the volume of chamber 6 was 1.9 cm ³ (chamber length 78 mm); heater power 20 W; thermostatically controlled liquid - distilled water. The tests consisted in measuring the temperature _{Тi of} water in the chamber 6 along the axis of the tube 1 at two points: in the middle of the chamber 6 ( _Т1 ) and at a distance of 2 mm from the plug 2 ( _Т2 ). These points were chosen because in the known cell they correspond to the maximum ( _Tl1 ) and minimum ( _Tl2 ) temperatures of the liquid in chamber 6. Temperature measurements were carried out using copper thermocouples — constant heat conductors of low heat capacity (thermocouple wire diameter 0.1 mm). The ambient temperature and the initial temperature of thermostatic water during the tests were maintained equal to 20 ° C. The results of comparative tests are presented in Fig.7 and Fig.8, and the dynamics of the water temperature at two selected points of the chamber 6 of the known cell show the graphs shown in Fig.7, and the dynamics of the water temperature at two selected points of the chamber 6 of the claimed cell reflect the graphs shown on Fig. The unevenness of the water temperature in the steady-state thermal regime (t> 120 s) for a known cell reaches a value of Т _ж1 -Т _ж2 = 3.2 ° С (see Fig. 7), while in the claimed cell at t> 50 s it does not exceed T _W1 -T _W2 = 0.1 ° C (see Fig. 8). At the same time, such a regime is conventionally adopted as the established thermal regime when the temperature of the liquid at each of the selected points changes by no more than 0.1 ° C over time. Thus, the above information indicates that the claimed design of the cell with inlet and outlet openings allows to obtain a small non-uniformity of the temperature of the liquid in the thermostatic chamber (many times smaller than in the known cell) with a low heat capacity of the cell body.

Claims

1. A cell for temperature control of a liquid, comprising a heat-conducting housing of low heat capacity, the internal volume of which forms a thermostatic chamber with inlet and outlet openings at the ends of its long sides, and a housing heater, characterized in that the housing and heater are made so that the heat flux from the heater per elementary volume of liquid in a thermostatic chamber changes along the long sides of the chamber, increasing from its middle to the inlet and outlet openings.

2. The cell according to claim 1, characterized in that the casing is made in the form of a thin-walled tube with two plugs installed inside the tube at a given distance from its ends.

3. The cell according to claim 2, characterized in that the inlet and outlet are located on the plugs.

4. The cell according to claim 2, characterized in that the tube is made of electrically conductive material, and the tube material through which electric current is passed serves as a heater.

5. The cell according to claim 2, characterized in that the heater is made in the form of two single-layer coils of enameled copper wire and two single-layer coils of manganin enameled wire wound on a tube, and the coils of copper wire are located between the plugs in the area of the thermostatically controlled chamber, and coils of manganin wire - between the plugs and the ends of the tube.