Способ определения скорости испарения

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ИСПАРЕНИЯ путем измерения убыли масс исслед амога бвцества с продувкой над поверхностью испарения Разовой среды, о т л и ю nt и и с я тем что, с п&пь поеглаенкя точности опре-, деления за счет схэздания условий идеального смешения паров в ества со средой, исследуемое вещество помеutatoT в замкнутый объем,. измерение убыли массы ведут tienpet araHO до по стоянного значения, а продувку газовой средой осуществляют с расходси4, при котором концентрация ° Рв де в замкнутом объеме имеет значение C Cod-E-), где Со - концентрация СО2 на входе в замкнутый Объем) V - величина замкнутого объема; 1Г - время продувкйГ Q - расход газовой среды;.. Р - основание натурального по;л гарифма.; - о

. СООЗ СОВЕТСНИХ СООВВ;ОМ РЕСПУБЛИК..SU„.1013822 А з(Я)О 01 N 5 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВ О СКОМУ СВ Кткльотау

ГООУДАРСТВЕННЬЙ. НОМИТО GCCP

ПО ДЕЛАЫ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (.21) 3257156/-2.3-26 (22) 26.02.81 ; (4-6) 23.04 ° 83.- Вюл. В 15 (72) E.А. Головский, Б.В.Комарницкий, T.Ï.СкамОрина и В,А.Цымариый (71). Одесский институт инженеров морского Флота (53) «543.226(088.8) (56) 1Ирисов А.С. Испаряемость топ. лив для поршневых двигателей и методы ее йсследования. М., ГОСТОПТЕХиэдату 1955 с.152 158.

2. Сндоров Б..Г. и др. Роль турбурентной диффузйи в кинетике испаре" . нйя жидкостей со свободной поверх- . ности. Экспериментальная проверка уравнения кинетики испарения жидкости в-движущийся над ее поверхностью поток газа. - Физическая химия, 1968 т.42 В 11р с ° 2768-2773. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЖИНИЯ СКОРОСТИ

ИСПАРЕНИЯ путем измерения.убыли массы исслед>емого. вещества с продувкой над поверхностью испарения газовой среды, о т л и ч-а ю шийся тем что, с целью повьажния точности опре-, деления за счет создания условий идеального смешения паров вещества со средой, исследуемое вещество номе; щают в замкнутый объем, измерение убыли массы ведут непреривно до постоянного значения, а продувку газовой средой осуществляют с расходом, при котором концентрация С 0 в среде в замкнутом объеме имеет значение

С = Со(-Я ) где Со - концентрация СОй на входе ® в замкнутый объей)

V - величина замкнутого объемау

- время продувки)

Q - расход газовой средьц..

Р - основание натурального,ло,. гариФмаГ

1013822

Изобретение относится к экспериментальному определению испаряемости веществ и может быть использовано при исследовании кинетики испарения жидкостей, а его результаты при рассчете массообменных процессов и ап5 паратов, связанных с испарением с открытой поверхности.

Известны различные способы исследования кинетики испарения, определяемые различным характером гаэообмена между паром и средой, н которую происходит испарение и методами регистрации количестна испарившейся жидкости. Известен способ, в котором исследуемая жидкость наливается в соединенный с чашечным манометром цилиндр, помещаемый в термостат. Ин1 тенсивность испарения определяется в закрытом не продуваемом сосуде по, 20 приросту давления внутри его. По ме ре роста давления скорость его изме-. нения уменьшается и, наконец, по истечении некоторого промежутка времени давление больше,не увеличивает- 25 ся, достигая значения насыщения 11 ).

Недостатком этого способа является то, что интенсивность испарения рассчитывается по изменению давления, которое не характеризует изменение 30 поля концентрации, и определяется в нестационарном режиме, что уменьшает точность измерений. Помимо этого интенсивность испарения зависит не только от природы испаряющейся жидкости, но и от формы и размеров сосуда, в котором происходит испарение, от размеров поверхности испарения.

Обработка данных в этом способе ориентирована на получение коэффициента диффузии, который хотя и снязаи со скоростью испарения, но не позволяет ее рассчитывать.

Кроме того, недостатком известного способа является также то, что полученные в результате измерений 45 данные непригодны для определения скорости испарения веществ при атмосферном давлении в условиях вентилируемых помещений при наличии потока воздуха над поверхностью испа- 50 рения.

Широкое распространение в измерениях скорости испарения получили способы, в которых над поверхностью испарения создается поток среды (в 55 частности воздуха) и определяется убыль вещества во времени. наиболее близким к изобретению является способ измерения скорости испарения, включающий создание по- 60 тока над поверхностью испарения, регулирование и измерение его тепловых и динамических параметров, измерение убыли массы испаряющегося вещества за время выполненИя 65 эксперимента, расчет на основании полученных величин значений скорости испарения P2).

Недостатками известного способа являются зависимость скорости испарения от формы, раэмерон поверхности испарения, от бриентации поверхности по отношению к направлению потока, отсутствие непосредственной связи результатов эксперимента с полем концентрации, которое определяет скорость испарения, невысокая точность значений скорости испарения как следствие перечисленных выше недостатков.

Целью изобретения является повышение точности измерения скорости испарения за счет создания условий идеального смешения паров вещества со средой.

Цель достигается тем, что согласно способу определения скорости испарения путем измерения убыли мас. сы исследуемого вещества с продувкой над поверхностью испарения газовой среды исследуемое вещество помещают в замкнутый объем, Измерение убыли массы ведут непрерывно до постоянного значения, а продувку осуществляют с расходом, при котором концентрация ССб в среде в замкнутом объеме имеет значение с с (1-! где С вЂ” концентрация СО на входе о в замкнутый объем;

Ч вЂ” величина замкнутого объема;

1 — нремя продувки; е

Q — расход газовой среды;

0 — основание натурального логарифма.

На чертеже приведена схема устройства для осущестнления способа.

Устройство состоит из ванны 1 для исследуемого.вещества например, жидкости, которая помещена в замкнутый объем 2 и подвешена к коромыслу аналитических весов 3, капилляра 4, предназначенного для пополнения испарившейся жидкости, дифференциальной термопары 5, измеряющей разность температур между испарякщей жидкостью и газовой средой в объеме с помощью автокомпенсационного микровольтнаноамперметра Р325, ртутного термометра б, для измерения температуры газовой среды, а также вспомогательной части, включающей компрессор 7, создающий поток газовой среды через замкнутый объем 2, баллон 8, содержащий регистрируемый компонент двуокись углерода, реометры 9 и 10, которые служат для контроля состава газоной смеси,. образующейся в камере 11 смешения,и посту- пающей на вход 1 2 замкнутого объема

2, гаэоанализатор-13, измеряющий

1013822 концентрацию двуокиси углерода на выходе 14, регулирующие вентили 15 и- 16.

Перед измерением скорости испарения замкнутый объем 2 продувают газовой средой, состоящей из воздуха и двуокиси углерода (13), регулируя состав среды с помощью вентилей 15 и 16 по показаниям реометров 9 и 10, и .измеряют изменение во времени концентрации двуокиси углеро" 0 да на. выходе 14 из замкнутого объема. Расход газовой среды, сохраняя .постоянной на входе концентрацию двуокиси углерода, изменяют до тех пор и в таких пределах.; пока эа-, 15 висимость от времени концентрации

СО на выходе не будет подчиняться соотношению — Щ17) ь

ССРЕ ), (1) полученной из уравнения материального баланса для случая испарения в объем идеального смешения

55 (3) ЧЙС =МР„(сз-c)d Г-Qc dY

Концентрация паров исследуемой жидкости одинакова во всех направлениях над поверхностью испарения вследствие идеальности смешения, поэтому скорость испарения, вычисляемая по формуле (2), не зависит от формы, размеров поверхности испарения, ориентации ее в простоан60 которое свидетельствует о том, что в вентилируемом объеме установились условия, соответствующие идеальному смешению, Затем в ванну 1 через капилляр 4 заливают исследуемую жидкость и уравновешивают ванну соответствующими разновесами. Через объем 2 продувают газовую среду, расход которой 30 определен предварительно в соответствии с формулой (1).Во время продувки измеряют убыль массы исследуемой жидкости 3а равные промежутки времени. Промежуток времени выбирают исходя из соображений приемле5 мой погрешности, (до 1%) измерения времени и массы. В начале измерений эа равные промежутки времени испаряется различная масса исследуемой жидкости, что свидетельствует о не- 40 установившемся режиме испарения. В

:дальнейшем процесс испарения стабилизируется таким образом, что убыль. массы за равные промежутки времени становится постоянной H полу-45 ченное постоянное значение убыли массы используют для рассчета скорости испарения по формуле . стве, что повышает точность ее измерения.

Пример . Измерения выполняются в замкнутом объеме, величина которого Ч = 78,4 л. При его продувке газовой смесью (воздух-двуокись углерода) оказывается,.что зависимость от времени концентрации двуокиси углерода на выходе из замкнутого объема подчиняется соотношению (1) при расходах, лежащих в пределах Q = 7-15 л/мин.

Исходные данные для расчета скорости испарения толуола, полученные во время эксперимента:

Площадь поверхности испарения $, см 13,2

Температура воз.духа в замкнутом объеме, Т, К

Температура испаряющей жидкости Т,К 290,5

Барометрическое давление .Р, атм 1.0079

Расход воздуха через замкнутый объем, Q, л/мин 7,26

Убыль массы в установившемся режиме за одинаковые промежутки времени, равные 252 с, составляе г G, 0,06

Расчет скорости испарения проводят следующим образом.

Давление насыщенных паров толуола Р9 при Т = 290,ОК К рВьвно Р

= 0,025 атм (справочная величийа).

Концентрацию насыщенного пара С толуола определяют по формуле

294,05, Объем этой массы в соответствии с уравнением состояния идеального газа равен

mRT 0 014286 ° 0 8906 ° 294 05 ь, 1,0079

0,00371 л, где R †газовая по6+оянная для толуола, равная R =- Ry/Ì, С = - - = 0,0248 см /см

P Ъ 3

Б

Концентрацию С паров толуола в объеме идеального смешения и на выходе замкнутого объема находят беэ помощи газоанализатора, по измерению убыли массы, что также повышает точность измерений скорости испарения. Действительно, в установившемся режиме из замкнутого объема уносится масса вещества, равная массе испарившейся жидкости. За одну минуту в условиях данного опыта ис паряется масса жидкости равна

m = — = 0,014286 г.

Ъ

1013822

Составитель О Чернуха

Техред Т.Маточка „ . Корректор.И.Шулла

Ф. Редактор A.ØàíÄoð

Заказ 3005/51 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород,-ул. Проектная, 4 — универсальная газовая пой э стоянная R =82,056 см атм

9 град. моль ..,Π— молекулярный вес толуола

j0 92,134 г/моль.

При этом предполагают, что пар йринимает температуру среды в

Объеме, т.е. 294 ;05 К.

Таким образом, суммарный поток через объем равен

Я =Я+ЧУ 47,26+0,00371

** 7,26371 л/мин, а концентрация в зоне идеального смешения .а, ООЗ71=о, ооо51 си 4 си

Я1 . 7,26371

Расчет скорости испарениями по формуле (2) дает

0 00051 7263 71

13,2/0,02 8-,00051/

= 11 ю 55 см-/см мин °

Аналогичные расчеты при разлнчных расходах продувочной среды, раздичных поверхностях испарения и исход-. ных данных показывают., что полученнце значения скорости испарения. совпадают в пределаХ погрешности измереиия.(до 2% )

Предлагаемый способ поззоляет

10 связать скорость испарения с полем концентрации в пространстве, в кьтором происходят испарение, что обеспечивает высокую точность получа емых результатов. найденные эначеi5 ния скорости испарения оказываЮтся полезными при расчете процессов вентиляции, когда известен характер смешения над поверхностью испарения.