Описание экспериментальной установки
Установка, схематично изображенная на рис. 3.1, собрана на основе специально изготовленного криотермостата 11 с размещенным в нем медным термостабилиэатором 10, и которому прикреплены (подклеены, прижаты, зачеканены) разнородные термодатчики, в основном электрического типа - термосопротивления и термопары. Внутри стабилизатора находятся каналы для охлаждающей среды, а снаружи намотана нагревательная спираль. Жидкий или парообразный криоагент (азот) подается в каналы термостабилизатора из сосуда Дьюара 3 специальным устройством выдачи азота 2 ("шпагой") с испарителем 1; отработавший криоагент собирается в сосуд 12.
 |
Рис. 3.1. Схема экспериментальной установки.
Азотный испаритель и нагреватель термостабилизатора запитаны от сети через ЛАТР 6 и могут поочередно к нему подключаться с помощью переключателя 7.Измерение сопротивления термосопротивлений осуществляется цифровым омметром с помощью переключателя 8. Для измерения термоЭДС термопар используется высокоточный потенциометр 4 компенсационного типа.
Криотермостат выполнен в виде двустенного цилиндрического сосуда с хорошей теплоизоляцией от окружающей среды, во внутренний сосуд которого для фиксации реперных точек допускается заливать жидкий криоагент.
Для поддержания теплого спая термопар при постоянной температуре в установку входит теплоизолированный сосуд с тающим льдом 9.
Порядок выполнения работы.
1. Ознакомиться с описанием и проверить соответствие экспериментальной установки схеме на рис. 3.1.
2. Включить в сеть измерительные приборы и ЛАТР (при выведенном на нуль регуляторе)”, дать им прогреться в течение 10 мин., а тем временем изучить правила пользования потенциометром по прилагаемому к работе техническому описанию.
3. Заполнить сосуд 9 тающим льдом и опустить в него теплые спаи исследуемых термопар. Проверить наличие жидкого азота в сосуде Дьюара.
4. Измерить при комнатной температуре сопротивления исследуемых термосопротивлений (с помощью переключателя 8) и термоЭДС термопар, данные занести в таблицу, и определить измеренную температуру по градировочной таблице образцового платинового термосопротивления.
5. Выбрать шаг измерений по температуре (5...200К), и по таблице градуировки образцового термодатчика определить соответствующее ему изменение сопротивления.
6. Поставить переключатель 7 в положение "Испаритель", открыть запорный вентиль газового потока на "шпаге" и отрегулировать напряжение испарителя таким образом, чтобы скорость изменения температуры (по образцовому датчику) составляла около 50К в минуту; по достижении 0°С поменять полярность включения термопар из-за изменения знака термоЭДС.
7. На каждом шаге измерений производить как можно более быстро измерения по п. 4, занести данные в таблицу.
8. По достижения температуры в 170...2000К вывести регулятор ЛАТРа на нуль, закрыть вентиль газового потока, открыть вентиль жидкостного потока, регулятором ЛАТРа подобрать нужное для выбранной скорости охлаждения напряжение на испарителе.
9. Продолжать измерения по п. 7 вплоть до установления некоторого постоянного значения образцового сопротивления, после чего открыть заливные отверстия термокриостата я с помощью заливной воронки заполнить камеру жидким азотом.
10. Снять показания по п. 4 при температуре кипения криоагент. Занести их в таблицу как данные по реперной точке.
11. Вывести на нуль регулятор ЛАТРа, закрыть вентиль на "шлаге" и открыть клапан сброса давления в сосуде Дьюара.
12. Поставить переключатель 7 в положение "нагреватель", отрегулировать с помощью ЛАТРа напряжение нагрева и снять данные (по заданию преподавателя) по тем же или промежуточным температурам для всех илиотдельных (указанных преподавателем) термодатчиков.
13. По завершении измерений поставить переключатели в нейтральное положение, отключить от сети ЛАТР и усилитель потенциометра, выключить измерительные приборы.
