(54) ТЕРМОСТАТ Геометрические размеры нагреваЗелей (охладителей) определ ют в зависимости от максимального температурного перепада между внешней средой TC и камерой термостата от задан ного максимального температурного перепада Ч между двум любыми точкам . пол камеры термостата и от максимал ной интенсивности(коэффициента) теп лообмена о(по|хтеплоиэол ционного корпуса с внешней средой, а также в зависимости от геометрических размеров и теплофизических характеристик элементов термостата по следующему рекуррентному соотношению: x5(-,)-d к-f5d 4-,) -с1 -Эак-Х СХк.с1к.) а,.,()-к,(.,) d.(,)(У;.:и IUI )-x(.,) 2/j-3d W4 -3dK - k-. ,t it--i Ш, ЭЧЛсГЯ Д B и - -. - S АМ-Ъ V CTivwcuT Количество нагревателей (колец) , потребное дл одно стенки камеры термостата,определ ют в зави симости от длины а и ширины b этой стенки по следующей формуле у / к. K.-W 2 k - номер кольца концентрического кольцевого нагревател (охладите л ) , начина с наименьшего кольца; К m - номер последнего (наибол шего) кольца- дл данной стенки каме ры термостата; Хц - внутренний радиус К-го коль ца кольцевого нагревател (охладите л ).; Уц - радиус окружности, м, заклю чающей температурное поле К-го кон центрического кольца нагревателей (охладителей), где температурные перепады между двум любыми точкам пол камеры по абсолютной величинене превышают заданного температурного перепада di - ширина К-го кольца нагрев тел (охладител ); X ; ХБ и Л -i коэффициенты теплопроводности соответственно ка меры, воздуха и теплоизол ционного Вт м.град с } сГ„, - толщина соответствено камеры, воздушного промежутка и еплоизол ционного корпуса, м; d, - коэффициент теплообмена тепоизол ционного корпуса с внешней .. Вт . м а.градTC - температура внешней среды °С; Tj.- температура статировани термостата С; а и Ь- соответственно длина и ширина данной стенки камеры термостата; R - тепловое сопротивление между стенкой камеры термостата и окружаюм 2 град щей средой. Камера выполнена из материала с большим коэффициентом теплопроводности Л/ например из алюминиевого сплава. Одинаковые нагреватели (охладители ) выполнены в форме выпуклых многоугольных рамок, например, в форме колец по возможности небольшой ширины d и равномерно размещенных по боковой поверхности камеры так, что центры побых трех близлежащих кольцевых нагревателей (охладителей) образуют вершины равностороннего треугольника, длину стороны которого f определ ют в зависимости от расчетной величины радиуса у нагревател (охладител ) по следующему соотношению р (1,75 -f 1,8б)у. Геометрические размеры однотип ных нагревателей (охладителей) и расчетную величину радиуса у определ ют в зависимости от максимального температурного перепада между внешней средой У и камерой термостата Т от -заданного максимального температурного перепада У между двум любыми точками пол камеры термостата и от максимальной интенсивности (коэффициента ) теплообмена н1ачи теплоизол ционного корпуса с внешней средои , а также в зависимости от геометрических размеров и теплофизических характеристик элементов термостата по следующему соотношению - -1 () x% -iuid()| ; cf, ЗЧЛсУЯ : |Тс-Т Т/ АВ Лиг oL где X - внутренний радиус кольцевого нагревател (охладител ), м; у - расчетна величина радиуса окружности, м, заключающей температурное поле кольцевого нагревател ( охладител ), где температурные перепады между двум любьами точками пол камеры по абсолютной величине не превыиают заданного температурного перепада f , °С ; d - ширина кольца нагревател (охладител ) ; Л,ЛвА-иэ коэффициенты теплопро водности соответственно камеры, воздушного промежутка и теплоизол ционного корпуса, .. , м град сС - коэффициент теплообмена теп лоизол ционного корпуса с внешней Вт м2. град - температура внешней среды. TCT температура статировани термостата, С; R - тепловое сопротивление межд стенкой камеры термостата и окружаю м град щей средой, Кроме того, повышени технологич ности устройства однотипные нагрева тели (охладители) выполн ют в виде квадратных рамок той же ширины d, что и кольцевые нагреватели, при этом сторону 1 внутреннего квадрата рамки определ ют в зависимости от внутреннего радиуса х соответствующего кольцевого нагревател (охлади тел ) по следующему соотношению 1 (1,б5-1,75)х; где X - радиус внутренней окружности соответствующего кольцевого нагревател (охладител ) м, ; 1 -сторона внутреннего- квадрата квадратной рамки нагревател (охладител ) ,/А . На фиг. 1 изображен предлагаемый термостат со сн тым теплоизол цион ным кожухом, где нагреватели (охладители ) выполнены в виде колец, ра мещенных концентрично на стенках камеры; на фиг. 2 - одна из стенок камеры термостата с размещенными на ней однотипными кольцевыми нагревател ми (охладител ми) и датчиком температуры. На поверхности рабочей камеры (фиг. 1) в центре боковой стенки расположен датчик 2 температуры, а вокруг него концентрическими кольцами по возможности небольшой ширины размещены нагреватели (охладители) 3. Сигнал от датчика температуры используют дл управлени - током концентрических нагревате лей (охладителей) посредством регул тора 4 температуры. На поверхности рабочей камера 1 (фиг. 2) однотипные нагреватели (охладители) 3, выполненные в виде колец, равномерно размещены так, что центры любых трех близлежгшшх нагревателей, образуют вершины равностороннего треугольника. На каждо боковой стенке камеры устанавливаетс по одному датчику температуры. который расположен в центре одного из равносторонних треугольников, образованных близлежащими нагревател ми (охладител ми) или в центре одного из кольцеобразных нагревателей (охладителей). Сигнал от датчика температуры испо льзуют дл управлени током однотипных нагревателей (охладителей) посредством регул тора 4 температуры. На поверхности рабочей каме1ры 1 также равномерно размещены однотипные нагреватели (охладители), ни выполненные в виде квадратных pciMOK. Термостат работаетследующим образом. Нагреватели (охладители) 3, распределенные концентрическими кольцами по поверхности рабочей какюры 1 (фиг. 1), поддерживают температуру статировани TO-J с заданной точностью . Причем на все точки поверхности камерьг термостата будут иметь температуру равную температуре статировани TCT Неравномерность температурного пол по камере термостата в статическом режиме вызвана тепловыми потоками, идущими от нагревател через камеру, непокрытую нагревателем , и далее через теплоизол цию в окруквдающую среду. При этом тепловой поток q. (Ь в окружающую среду в стационарном режиме с I-ой площадки S4(м) камеры, непокрытой нагревателем, равен с ,. 1|.ч и температурные перепады в прилегающей к нагревателю замкнутой области радиуса у, -ё у f Уц не превышают допустимого температурного перепада Ч . Здесь под нагревател ми будет максимальна температура Т.-(, а между нагревател ми на окружности адиуса у, и в центре концентрических кольцевых нагревателей температура будет минимальна и равна TCT Поэтому датчик 2 температуры при необходимости можно од9{наково разместить на любой окружности радиуса уц. Одинаковые нагреватели, выполненные в вида выпуклых многоугольных paMOK (ксшец) и равномерно распреде-, ленные по поверхности рабочей камеры 1 (фиг. 2), также поддерживают температуру статировани Tj. с заданной точностью. При этом температурные перепады по поверхности камеры термостата не превышают допустимого температурного перепада vp . Причем под нагревател ми будет максимальна температура Т + f , а в стороны от нагревателей температура снижаетс . Точки с минимальной температурой равномерно размещены по поверхности камеры и наход тс в центре и на вершинах равносторонних треугольни(54) THERMOSTAT The geometric dimensions of the Heaters (coolers) are determined depending on the maximum temperature difference between the external environment TC and the thermostat chamber from the specified maximum temperature difference H between any two points. the floor of the thermostat chamber and of the maximum intensity (coefficient) of heat transfer is about (according to | the heat insulation case with the external environment, and also depending on the geometrical dimensions and thermal characteristics of the thermostat elements according to the following recurrence ratio: x5 (-,) - d f5d 4-,) -с1-Эак-Х СХк.с1к.) а,., () - к, (.,) d. (,) (У;.: and IUI) -x (.,) 2 / j-3d W4 -3dK - k-. , t it - i Ш, ЭЧЛСГЯ Д B and - -. - S АМ-Ъ V CTivwcuT The number of heaters (rings) required for one wall of the thermostat chamber is determined depending on the length a and width b of this wall using the following formula. K. -W 2 k is the number of the concentric ring ring heater (cool l), starting with the smallest ring; K m is the number of the last (most) ring for a given wall of the thermostat chamber; Хц is the inner radius of the K-th ring of the annular heater (cool l); Уц is the radius of a circle, m, the final temperature field of the K-th concentric ring of heaters (coolers), where the temperature differences between any two points of the chamber floor by an absolute value exceed the specified temperature difference di - the width of the K-th ring body heat (cooler) ; X; HB and L-i thermal conductivity coefficients, respectively, of the chamber, air and heat insulation W m. Degrees c} sG, - thickness of the corresponding chamber, air gap and thermal insulation body, m; d, is the heat transfer coefficient of the heat insulating body with the outer .. W. ma.gradTC - ambient temperature ° С; Tj.- temperature setting thermostat C; a and b are the length and width of a given wall of the thermostat chamber, respectively; R is the thermal resistance between the wall of the thermostat chamber and the ambient 2 degrees medium. The camera is made of a material with a high thermal conductivity coefficient L / for example, from an aluminum alloy. Identical heaters (coolers) are made in the form of convex polygonal frames, for example, in the form of rings of as small a width as possible and evenly placed on the side surface of the chamber so that the centers of the three nearby ring heaters (coolers) form the tops of an equilateral triangle whose side length is f is determined depending on the calculated radius of the heater (cooler) using the following ratio p (1.75 - f 1.8b) y. The geometrical dimensions of the same type of heaters (coolers) and the calculated radius value y are determined depending on the maximum temperature difference between the external environment Y and the thermostat chamber T from the specified maximum temperature difference Y between any two points of the thermostat chamber and the maximum intensity (coefficient) heat exchange of the heat insulating body with the external environment, as well as depending on the geometric dimensions and thermal characteristics of the thermostat elements its ratio is -1 () x% -iuid () | ; cf, ЗЧЛсУЯ: | Tc-T T / AV Lig l oL where X is the internal radius of the annular heater (cooler), m; y is the calculated value of the radius of a circle, m, enclosing the temperature field of the annular heater (cooler), where the temperature differences between two points of the floor of the chamber in absolute value do not exceed the specified temperature difference f, ° C; d is the width of the heater ring (cooler); L, LvA-ie thermal conductivity coefficients of the chamber, air gap and heat insulating body, respectively, .., m deg c C is the heat transfer coefficient of the heat insulating body with external W m2. hail - ambient temperature. TCT temperature for setting the thermostat, C; R is the thermal resistance between the wall of the thermostat chamber and the surrounding medium. In addition, the device types of heating (coolers) are manufactured as square frames of the same width d as ring heaters, with the side 1 of the inner square the frames are determined depending on the internal radius x of the corresponding ring heater (body cooling) by the following relation 1 (1, b5-1.75) x; where X is the radius of the inner circumference of the corresponding ring heater (cooler) m,; 1 - side of the internal square of the square frame of the heater (cooler), / A. FIG. 1 shows the proposed thermostat with a removable heat insulating casing, where the heaters (coolers) are made in the form of rings, concentrically placed on the walls of the chamber; in fig. 2 - one of the walls of the thermostat chamber with single-type annular heaters (coolers) and a temperature sensor placed on it. A temperature sensor 2 is located on the surface of the working chamber (Fig. 1) in the center of the side wall, and heaters (coolers) 3 are placed around it with concentric rings of as small a width as possible. The signal from the temperature sensor is used to control the current of concentric heaters (coolers) by temperature regulator 4. On the surface of the working chamber 1 (Fig. 2), uniform heaters (coolers) 3, made in the form of rings, are evenly placed so that the centers of any three nearby heaters form the tops of an equilateral triangle. A temperature sensor is installed on each side wall of the chamber. which is located in the center of one of the equilateral triangles formed by nearby heaters (coolers) or in the center of one of the ring-shaped heaters (coolers). The signal from the temperature sensor is used to control the current of the same type of heaters (coolers) through the temperature controller 4. On the surface of the working chamber 1, uniform heaters (coolers) are also evenly placed, nor square pciMOKs. The thermostat works as follows. Heaters (coolers) 3, distributed by concentric rings on the surface of the working pad 1 (Fig. 1), maintain the TO-J statisation temperature with a given accuracy. Moreover, all points of the thermostat chamber surface will have a temperature equal to the TCT statisation temperature. The uneven temperature field across the thermostat chamber in the static mode is caused by heat flows from the heater through the chamber uncovered by the heater and then through the thermal insulation to the surrounding environment. In this case, the heat flux q. (L to the environment in stationary mode from the first platform S4 (m) of the chamber uncovered by the heater is equal to с,. 1 | h and the temperature drops in the closed area of radius y, -y y f Uts do not exceed the allowable temperature difference H. Here, under the heaters, there will be a maximum temperature T.- (, and between heaters on an adius circle y and in the center of concentric ring heaters, the temperature will be minimal and equal to TCT. Therefore, temperature sensor 2, if necessary, can be placed on any circle radius, U. Equal heaters, made in the form of convex polygonal paMOK (Kszetz) and evenly distributed over the surface of the working chamber 1 (Fig. 2), also maintain the temperature Tj of the static setting with a given accuracy. do not exceed the allowable temperature differential vp. Moreover, under the heaters there will be a maximum temperature T + f, and the temperature will decrease to the side of the heaters. The points with the minimum temperature are evenly placed on the surface of the chamber and are located in the center and on the tops of equilateral triangles.