SU981962A1 - Термостат - Google Patents

Description

(.54) ТЕРМОСТАТ

Изобретение относитс  к технике термостатировани  прецизионных устройств и узлов радиоэлектронной аппаратуры , может быть использовано в различных отрасл х промышленности, гле повышение качества функционировани  св зано с сужением диапазона воздействующих температур.

Известен термостат, содержащий теплоизолированный корпус, камеру, выполненные дл  обеспечени  равномерного температурного пол  из чистых металлов с высокой теплопроводностью, источник тепла (холода), термодатчик

1 .

Такой термостат обладает низким КПД и большим временем выхода в стационарный тепловой режим за счет потерь тепла и времени на нагрев (охлаждение ) корпуса, теплоизол ции, камеры и других конструктивных элементов .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  термостат , содержащий теплоизолированный корпус, в котором размещена металлическа  камера с нагревателем, а между нагревателем и теплоизол ционным корпусом с зазором установле-ны закрепленные на торцовых стенках

металлической камеры теплопроводные пластины 2.

К недостаткам термостата относ тс  потери тепла на нагрев теплоизол ции и корпуса, что объ сн етс  наличием тепловой св зи конструктивных элементов термостата с нагревателем, реализаци  эффекта повышени  КПД за счет введени  теплопроводных пластин

10 возможна только дл  подогревных термостатов , использование дополнительных пластин приводит к увеличению габаритов и веса те  «1остата.

Целью изобретени   вл етс  умень15 шение времени выхода на режим термостатировани  .

Поставленна  цель.достигаетс  тем, что в термостате, содержащем металлические корпус и камеру, источник

20 тепла (холода) и тержюдатчик, полость между металлическим корпусом и металлической камерой заполнена пол ризованным нематическим лиотропным кристаллом .

25

Нематические-лиотропные кристаллы используютс  дл  изготовлени  пол роидов , в начальной стадии они представл ют жидкий кристалл, а после испарени  растворител  и пол ризации -

30 твердый. В предлагаемой конструкции полост между камерой и корпусом сначала заполн ют кристаллом, а затем проводит с  электротермическа  или магнитотер мическа  пол ризаци . Сущность элект ротермической (магнитотермической) пол ризации,заключаетс  в одновремен , ном направленном воздействии на кри|сталл электрического (магнитного) и температурного полей. Критическа  напр женность Магнитного пол  Н ()Vk.i - j/йх , где h - толщина кристалла; k - коэффициент упругостиf X - магнитна  восприимчивость. Критическа  напр женность электри ческого пол  Е (л/h) Vk i а/де, где Е - диэлектрическа  восприимчивость . После испарени  растворител  в ре зультате проведенной магнитотермичес кой или электротермической пол ризации , дипольные молекулы кристалла за крепл ютс  в своей ориентации параллельно вектору напр женности пол , а индуцированные поверхностные зар ды создают внутреннее поле, которое воз действует на электронную составл ющую теплопроводности. Поскольку после пол ризации кристалл представл ет твердое вещество, то при рассмотрени теплопередачи системы камера-корпус передача тепла конвекцией (про исходит лишь в газах и жидкост х) и излучением отсутствуют. Конструкци  термостата представлена на чертеже. Термостат содержит металлический корпус 1, металлическую камеру 2, по лость между камерой и корпусом запол нена электротермически (магнитотерми чески) пол ризованнЕлм нематическимлиотропным кристаллом 3. Источник тепла (холода) 4 расположен внутри статируемого объема. Контроль температуры осуществл етс  термодатчиком 5, имеющим тепловой контакт с объектом статировани  6. Эффект увеличени  КПД дл  нагревных и охлаждаемых термостатов достигаетс  за счет направленной электротермической пол ризации кристалла 3 . Устройство работает следующим образом . В выключенном состо нии температу ра всех элементов термостата равна температуре окружающей среды, при включении схемы регулировани  термочувствительный мост, в плечо которого включен термодатчик 5, разбаланси рован и на исполнительный элемент 4 подаетс  управл ющий сигнал. При при ближении температуры статируемого объекта 6 к заданной температуре ста тировани , благодар  тесному тепловому контакку термодатчика 5 и термостатируемого объекта 6, устанавливаетс  баланс моста, регул тор отключаетс . Тепловой баланс мощности, ввщел емой исполните ль ньлм элементом, и мощности, рассеиваемой термостатом зависит от температуры статировани , температуры среды и сопротивлени  теплопередачи во внешнюю среду. В предлагаемой конструкции уменьщенке времени выхода на режим термостатировани , увеличение КПД достигаютс  за счет уменьшени  мощности потерь . Объем между камерой и корпусом заполн етс  нематическим лиотропным кристаллом, который подвергаетс  направленной электротермической или магнитотермической пол ризации : дл  подогревных термостатов отрицательной стороной диполей - к камере, положительной - к корпусу; при охлаждаемых - отрицательной стороной диполей - к корпусу, положительной - к камере. Тепловой поток, рассеиваемый источником тепла, отражаетс  от полированных стенок камеры, частично нагре вает ее,то обеспечива  равномерность температурного пол  статируемого объема . Процесс теплопередачи от камеры к корпусу определ етс  теплопроводностью камеры, изол ции и корпуса. Механизм теплопередачи металлов (корпуса , камеры) обусловлен решеточной и электронной составл ющими теплопроводности дл  чистых металлов поэтому 100, т.е. электронна  теплопроводность- на 1-2 пор дка больше решеточной. Следовательно, активно воздейству  на электронную составл ющую теплопроводности можно замедл ть или ускор ть процесс теплопередачи во внешнюю среду. Дл  подогревных термостатов при ориентации кристалла отрицательной стороной диполей к камере, внутреннее поле пол ризованного кристалла тормозит процесс теплопередачи за счет электронной составл ющей и обща  теплопроводность определ етс  решеточной составл ющей, вследствие чего основна  часть теплового потока сохран етс  внутри статируемого объема, уменьшаетс  мощность потерь, увеличиваетс  КПД, уменьшаетс  врем  выхода на режим. Дл  охлаждаемых термостатов при ориентации кристалла отрицательной стороной диполей к корпусу внутреннее поле кристалла замедл ет процесс

теплопередачи из среды внутрь статируемого объема, следовательно, уменьшаетс  мощность потерь, увеличиваетс  КПД,

Кроме того, нет необходимости обеспечивать тепловой контакт нагревател  с максимально возможной поверхностью камеры. Использование предложенной конструкции подогревного термостата с заполнением пространства между камерой и корпусом электротермически пол ризованным кристаллом на основе водно-спиртового раствора .олеата кали  (напр женность электри; 1еского пол  Е 50000 В/см, , число термоциклов ) позволило повысить КПД на 30%, уменьшить врем  выхода на режим в 2,8 раза.

, Дл  охлаждаемых термостатов на основе термоэлектрических батарей ТЭМО-3 получено увеличение КПД на 25%, врем  выхода на режим уменьшено в 2 раза.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 607135, кл. G 05 D 23/30, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР

537332, кл. G 05 D 23/30, 1973 (прототип ) .