X)X)
со 4from 4
0000
Изобретение относитс к калоримет рическим измерени м и может быть использовано при исследовании жидкостей или смесей жидкости и порошкообразных веществ. Известен жидкостной калориметр, содержапщй размещеннзтю в изотермичес кой оболочке калоримерическую чейку с мешалкой, св занной с приводом бесконтактной магнитной муфтой t 3В таком устройстве во врем перемешивани неизбежен нагрев вращающихс деталей и onopj вследствие чего в чейке имеет место значительный теплообмен между исследуемой смесью и детал ми перемешивакнцего приспособлени , что приводит к искажению происход щих в смеси процессов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс дифференциальный микрокалоримётр, содержащий массивный блок с размещенными в нем реакционной и эталонной калориметрическими камерами, и механизм перемешивани , включающий установленную в реакционной камере трубку и пульсатор. В известном микрокалориметре пуль сатор выполнен в виде резиновой груши , которую дл уменьшени ЕШИЯНИЯ на кинетику исследуемых процессов обычно размещают вне блока. Груша непосредственно соединена с трубкой, в св зи с чем ее свободный койец так же, как и груша, расположен вне блока и находитс под вли нием окружающей среды С 1. Недостатком известного микрокалориметра вл етс низка точность опр делени термодинамических параметров реакций в исследуемой смеси, обуслов ленна тем, что температзфа воздуха, поступающего из пульсатора в трубку, определ етс в основном температурой окружающей среды, значительно отличающейс от температуры блока. Это вызывает в трубке интенсивный теплообмен между исследуемой смесью и поступающим из пульсатора воздухом, чт приводит к погрешност м измерени . Кроме того, из-за разности температу между исследуемой средой и воздухом наджидкостном пространстве в механиз ме перемешивани происходит конденса ци жидкости, в св зи с чем часть объема жидкости исключаетс из процесса взаимодействи компонентов сме си, что также вызывает погрешность и мерени . Цель изобретени - повышение точности измерени путем уменьшени теплопритока в реакционную камеру. Поставленна цель достигаетс тем, что в дифференциальном микрокалориметре , содержащем массивный блок с размещенными в ней рабочей и эталонной калориметрическими камерами, и механизм перемешивани , включакнций установленную в реакционной камере трубку и пульсатор, в массивном блоке вьшолнена частично заполненна теплопроводной жидкостью герметизированна полость, в наджидкостном пространстве которой размещен располрженньй внутри блока свободный конец трубки механизма перемешивани , а пульсатор соединен с полостью дополнительно трубкой из теплоизол ционного материала , нижний конец которой погружен в жидкость. Такое конструктивное выполнение устройства позвол ет, с одной стороны исключить непосредственный контакт исследуемой смеси с поступакидим из пульсатора воздухом (газом), температура кЬторого, как правило, нестабильна ив значительной степени отличаетс от температуры блока и смес , и.,с другой стороны, обеспечить непосредственньй контакт смеси с газовой подушкой, температура которой стабильна и равна температуре блока. Кроме того, размещение всей трубки механизма перемешивани вкалориметрическом блоке уменьшает возможность конденсации жидкой фазы исследуемой смеси. На чертеже изображен дифферен- циальный микрокалоримётр. Устройство содержит калориметрический блок 1, внутри которого на теплоизол ционном основании 2 смонтированы реакционна камера 3 и эталонна камера 4, идентична камере 3. В блоке t выполнена герметизированна полость 5, частично заполненна теплопроводной жидкостью 6 (например , ртутью). Кроме того, микрокал ометр имеет механизм перемешивани , включающий установленную в камере 3 трубку 7, в частности, с заостренным нижним концом, верхний, свободный конец 8 которой расположен внутри блока 1 и введен в наджидкостное пространство полости 5, и пульсатор дл создани в трубке 7 пульса1дай через газовую, в частности воздушную , подушку. Пульсатор содержит резиновую грушу 9, расположенную вн блока 1 и сообщающуюс с полостьюЗ через теплоизол ционную трубку 10, вьшускнре ртверстие 11 которой находитс в жидкости 6. Груша 9 закре лена на кронштейне 12, к которому посредством пружины 13 присоединен .двуплечий рычаг 14 с теплоизол гщон ной п той 15, опирающейс на грушу и роликом 16, взаимодействующим с зубь ми храповика 17 (двигатель храповика не показан). Варианты исполнени пульсатора могут быть любыми, например в виде поршневого пульсатора. Стенки камер 3 и 4 сое- динены с блоком 1 посредством термопар 18 и 19, которые подключены к измерительному прибору (не показан) Блок 1 снабжен системами подогрева и терморегулировани (не показаны), а также приспособлением дл загрузк в камеры 3 и 4 компонентов (не пока зано), Дл герметизации камер 3 н 4 и полости 5 в соответствук цих отвер ти х основани установлены съемные пробки 20-22. Микрокалориметр работает следующим образом. В реакционную камеру 3 заливают известное количество одного из компо нентов исследуемой смеси. Другие ком поненты смеси (жидкие или порошкообразные вещества) ввод т в камеру 3 в герметичных капсулах (не показаны предотвращающих непосредственный контакт компонентов до начала измерений . В полость 5 наливают теплопроводную жидкость 6 (ртуть) в коли -честве, обеспечивающем получение заданного объема наджидкостного пространства. Камеры 3 и 4 и полост 5 герметизируют пробками 20-22. Посл этого в npo6jKe 20 закрепл ют трубку 7 так, чтобы ее нижний заостренный конец находилс в исследуемом веществе ,. не каса сь дна камеры 3, а верхний проходил через пробку 22 и был расположен в наджидкостном пространстве в полости 5. В пробке 22 герметично закрепл ют трубку 10 из теплоизол ционного материала так, чтобы ее выпускное отверстие 11 находилось в жидкости 6, а верхНИИ ее конец был вьшеден из 1 На верхнем конце трубки 10 закрепл ют грушу 9 в положении, обеспечивающем контакт п ты 15 с оболочкой груши 9 при повороте рьиага 14 из одного крайнего положени в другое . При закреплении трубок 7 и 10 происходит их заполнение соответственно исследуемой и теплопровод щей жидкост ми. После сборки микрокалориметр устанавливают в термостат (не показан) и подключают к источнику питани , а также подключают к оборудованию управлени и контрол соответствующие системы подогрева и терморегулировани , двигатель храповика 17, термопары 18 и 19. Путем вьщерживани м крокалориметра в течение заданного промежутка времени в термостате обеспечивают стабильность температуры блока 1, а также всех наход щихс внутри него деталей и веществ. Обеспечивают контакт компонентов исследуемой смеси (путем разрушени соответствукицих капсул в камере 3) и включают двигатель храповика 17. Под воздействием пружины 13 рычаг 14 поворачиваетс в одно из крайних положений, при котором п та 15 сжимает грушу 9. В этот момент высота ,столбов жидкостей в трубках 7 и 10 минимальна, а в камере 3 и в полос|ти 5 максимальна. Когда ролик 16 {взаимодействует с зубом храповика 17, рычаг 14 поворачиваетс по часовой стрелке и п та 15 освобождает грущу 9. Под воздействием сил упругое ти груша 9, стрем сь зан ть устойчивое положение, расшир етс , благодар чему в трубке 10 снижаетс да вление и жидкость 6 начинает заполн ть трубку 10 через отверстие 11. При этом уменьшаетс уровень жидкости в полости 5, что вызывает повышение уровн жидкости в трубке 7 и снижение уровн жидкости в камере 3. В дальнейшем после прекращени взаимодействи ролика 16с зубом храповика 17 при повороте последнего рычаг 14 под воздействием пружины 13 возвращаетс в исходное положение. В процессе перемещени рычага происходит постепенное сжатие груши 9 п той 15, вследствие чего жидкость 6 вьр авливаетс через отверстие 11 из трубки to в noirtocTb 5. Это в свою очередь приводит к повышению давлени в наджидкостном пространстве полости 5 и, следовательно, в наджйдкостномпространстве трубки 7, что вь1зывает переток жидкости (или смеси исследуемых компонентов)The invention relates to calorimetric measurements and can be used in the study of liquids or mixtures of liquids and powdered substances. A liquid calorimeter is known, which contains a calorimetric cell with a stirrer located in an isothermal shell, a calorimeter cell with a stirrer connected with a non-contact magnetic coupling t 3 B driven by such a device during mixing, heating of rotating parts is inevitable, and as a result of which there is a significant heat exchange between the mix and the wagons. adaptation, which leads to a distortion of the processes occurring in the mixture. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a differential microcalorimeter containing a massive unit with reaction and reference calorimetric chambers placed in it, and a mixing mechanism including a tube installed in the reaction chamber and a pulsator. In the known microcalorimeter, the pulsator is made in the form of a rubber pear, which is usually placed outside the block to reduce the ESCIENCY on the kinetics of the studied processes. The pear is directly connected to the tube, and therefore its free Qay, as well as the pear, is located outside the unit and is influenced by the environment C. The disadvantage of the known microcalorimeter is the low accuracy of determining the thermodynamic parameters of the reactions in the mixture under study, This is due to the fact that the temperature of the air entering from the pulsator into the tube is determined mainly by the ambient temperature, which differs significantly from the temperature of the unit. This causes intense heat exchange in the tube between the test mixture and the air coming from the pulsator, which leads to measurement errors. In addition, due to the temperature difference between the test medium and air, the suprafluid space in the mixing mechanism causes condensation of the fluid, due to which part of the fluid volume is excluded from the process of interaction between the components of the mixture, which also causes error and measurement. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the heat input to the reaction chamber. The goal is achieved by the fact that in a differential microcalorimeter containing a massive block with working and reference calorimetric chambers placed in it, and a mixing mechanism, including a tube and a pulsator installed in the reaction chamber, in a massive block a sealed cavity partially filled with heat-conducting fluid is filled in with a massive block which is located inside the block located the free end of the tube of the mixing mechanism, and the pulsator is connected to the cavity of but a tube of thermally insulating material, the lower end of which is immersed in the liquid. Such constructive implementation of the device allows, on the one hand, to exclude the direct contact of the studied mixture with air (gas) from the pulsator, the temperature of the second is usually unstable, and significantly differs from the temperature of the unit and the mixture, and, on the other hand, ensures direct contact of the mixture with a gas cushion, the temperature of which is stable and equal to the temperature of the unit. In addition, placing the entire tube of the mixing mechanism in a calorimeter unit reduces the possibility of condensation of the liquid phase of the mixture under study. The drawing shows a differential microcalorimeter. The device contains a calorimetric unit 1, inside of which a reaction chamber 3 and a reference chamber 4 are mounted on a heat insulating base 2, identical to chamber 3. In block t, a sealed cavity 5 is made, partially filled with heat-conducting fluid 6 (for example, mercury). In addition, the microcalorometer has a mixing mechanism that includes a tube 7 installed in the chamber 3, in particular, with a pointed lower end, the upper, free end 8 of which is located inside the block 1 and inserted into the suprafluid space of the cavity 5, and a pulsator for creating in tube 7 pulse through gas, in particular air, pillow. The pulsator contains a rubber bulb 9 located inside the unit 1 and communicating with the cavity through the heat insulating tube 10, the opening 11 of which is in the liquid 6. The pear 9 is fixed on the bracket 12 to which the arm 14 is attached to the heat insulator Noah 15, resting on the pear and roller 16, interacting with the teeth of the ratchet 17 (the ratchet engine is not shown). The designs of the pulsator may be any, for example in the form of a piston pulsator. The walls of chambers 3 and 4 are connected to unit 1 by thermocouples 18 and 19, which are connected to a measuring device (not shown). Unit 1 is equipped with heating and thermal control systems (not shown), as well as devices for loading into chambers 3 and 4 components ( not shown), Removable plugs 20-22 were installed in the corresponding holes of the base to seal the chambers 3 n 4 and cavity 5. Microcalorimeter works as follows. A known amount of one of the components of the tested mixture is poured into the reaction chamber 3. Other components of the mixture (liquid or powdery substances) are introduced into chamber 3 in hermetic capsules (components preventing direct contact are not shown before the measurements are started. Heat conductive liquid 6 (mercury) is poured into cavity 5 in the amount providing for a given volume of suprafluid space Chambers 3 and 4 and cavity 5 are sealed with plugs 20-22. After this, tube 7 is fixed in npo6jKe 20 so that its lower pointed end is in the test substance, not touching the bottom of chamber 3, but the upper the stopper 22 and was located in the suprafluid space in the cavity 5. In the stopper 22, the tube 10 is made tightly of heat-insulating material so that its outlet 11 is in the liquid 6 and the upper part of the tube is out of 1 The pear 9 is placed in a position that ensures that the heel 15 contacts the shell of the pear 9 when turning the Rigiag 14 from one extreme position to the other.When the tubes 7 and 10 are fixed, they are filled, respectively, with the studied and heat-conducting fluids. After assembly, the microcalorimeter is installed in a thermostat (not shown) and connected to a power source, and the appropriate heating and thermal control systems, a ratchet motor 17, thermocouples 18 and 19 are connected to the control and monitoring equipment. By holding a crocororimeter for a specified period of time in the thermostat ensure the stability of the temperature of unit 1, as well as all the parts and substances inside it. The components of the tested mixture are contacted (by destroying the corresponding capsules in chamber 3) and the ratchet engine 17 is activated. Under the influence of the spring 13, the lever 14 rotates to one of the extreme positions at which the fifth 15 compresses the pear 9. At this moment the height of the columns of liquids tubes 7 and 10 is minimal, and in chamber 3 and in lanes 5 it is maximum. When the roller 16 {interacts with the ratchet tooth 17, the lever 14 rotates clockwise and on the 15th it releases the pearl 9. Under the influence of the forces of the elastic type pear 9, rushing to a stable position, expands, thereby reducing the pressure in the tube 10 and the liquid 6 begins to fill the tube 10 through the opening 11. The fluid level in the cavity 5 decreases, which causes an increase in the fluid level in the tube 7 and a decrease in the fluid level in chamber 3. Subsequently, when the roller 16 stops interacting, the ratchet tooth 17 will rotate the last lever 14 under the action of the spring 13 returns to its original position. In the process of moving the lever, the pear 9 of the 15 is gradually compressed, as a result of which liquid 6 billows through the opening 11 from the to tube to noirtocTb 5. This in turn leads to an increase in pressure in the suprafluid space of the cavity 5 and, consequently, in the deep space of the tube 7 that induces the flow of fluid (or a mixture of the studied components)