Устройство для измерения кинетики испарения жидкой капли

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. g(50 С 01 и 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3485567/18-25 (22) 17.05.82 (46) 07.11.83. Бюл. h" 41 (72) С.Г. Скакун, A.E . Ьройтман и A.Ì. Шестаков (71) Уральский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А.М. Горького (53) 536 6(088.8) (56) 1. Шиманский Ю.И., Нужный В.М., Михайленко М.М. Экспериментальное исследование скорости испарения капель воды в атмосфере воздуха и углекислого газа в условиях термостатирования поверхности капли.-Yi

КИНЕТИКИ ИСПАРЕНИЯ ЖИДКОЙ КАПЛИ, С

„„SU„„1052982 А содержащее емкостный преобрАзователь с двумя соосно расположенными цилиндрическими электродами, включенный в цепь генератора высокочастотных колебаний, выход которого подключен к системе измерения и обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения концент- рации компонентов жидкости в капле в процессе испарения, один из электродов выполнен в виде цилиндрической трубки, диаметр которой меньше диаметра измеряемой капли, а второй - нитевидным и расположен по оси первого, между электродами помеще .а прокладка из непроводящего гидрофобного материала, при этом торцы элект. родов и наружная поверхность проклад. ки из непроводящего гидрофобного материала расположены в одной плоскости.

1052

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению концентрации компонентов жид кЬстей в капле при исследовании кинетики испарения (конденсации).

Известно устройство для измерения кинетики испарения жидкой капли по ее линейному размеру, представляющее собой рабочую камеру с системой газонаполнения, снабженную окнами для оптических наблюдений и фотосьемочным аппаратом (1 ).

Недостатком данного устройства является невысокая точность измерений, длительность процесса, сложность в конструктивном исполнении, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения кинетики испарения жидкой капли, содержащее конденсатор с двумя соосно расположенными цилиндрическими электродами, включенный в цепь генератора высокочастотных колебаний, выход которого подключен к системе измерения и обработки информации.

Один электрод конденсатора выполнен в виде металлического капилляра, на торце которого расположена измеряемая капля, а второй - в виде сооснаго с капилляром металлического диска, причем измеряемая капля размещена на электроде-капилляре и не контактирует с вторым электродом.

Между электродами конденсатора создают парогазовую среду с заданными параметрами, измеряют ега емкость, затем на электроде-капилляре помещают каплю жидкости, вновь измеряют емкость конденсатора и по разности полученных значений судят о размере

40 капли, а по изменению этой разности ва времени - а кинетике испарения(2 3

Недостатком известного устройства является невозможность измерения концентрации веществ-компонентов жид45 кой капли, т.е. невозможность осуществления контроля за испарением отдельных составляющих смеси, образующей каплю.

В известном устройстве жидкая кап- 0 ля контактирует только с электродомкапилляром, при этом линии напряженности электрического поля плоскостного двухэлектроднога конденсатора замыкаются не только внутри капли 55 жидкости, а, в основном, за ее пределами. Поэтому на изменение емкаст> электрического конденсатора влияет

982 т

kBK изменение линейного размера жид= кой капли, так и изменение концентрации ее компонентов, т.е. на изменение одного параметра - величины емкости электрического конденсатора — влияет изменение сразу двух величин - линейного размера и концентрации капли.

Цель изобретения - измерение концентрации компонентов жидкости в капле в процессе испарения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения кинетики испарения жидкой капли, содержащем конденсатор г двумя соосно расположенными цилиндрическими злеKT родами, включенный в цепь генератора высокочастотных колебаний, выхс,, которого подключен к системе измерения и обработки информации, один из электродов выполнен в виде цилиндрической трубки, диаметр которой меньше диаметра измеряемой капли, а второй — нитевидным и расположен па оси первого, между электродами помещена прокладка из непроводящего гидрофобно го материала, при этом торцы эле кт радов и наружная поверхность прокладки из непроводящего гидрафабнаго материала расположены в одной плоскости.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 емкостный преобразователь.

Устройство содержит емкастный датчик 1 в виде электрического конденсатора, генератор 2 высокочастотных колебаний, систему 3 измерения, обработки и фиксирования результатов, электронносчетный частотомер 4, ЭВН

15ВСН-5 5, цифропечатающее устройство 6.

I мкостный дзтчик 1 в виде электрического конденсатора (фиг. 1) включен в частотозадающую цепь генератора ? высокочастотных колебаний, выпал ненно-rо на транзисторе Т, и составляет колебательный контур вместе с катушкой индуктивности L. Вы><ад генератора высокочастотных электрических колебаний свяван с системой 3 измерения, ббработки и фиксирования результатов, которая состоит из электронносчетнога частотомера 4, электронновычислительной машины 5 и цифропечатающего устройства 6.

Емкрстный двтчик, выполненный в виде электрического конденсатора, имеет два электрода (фиг. 2), один

3 105 из которых выполнен в виде тонкой цилиндрической трубки 7, диаметр которой меньше диаметра измеряемой капли, второй электрод 8 выполнен нитевидным и жестко закреплен внутри первого вдоль его центральной оси.

В рабочей части емкостного датчика между электродами помещена уплотнительная прокладка 9 из непроводящего гидрофобного материала, причем торцы электродов и поверхность прокладки расположены в одной плоскости и на них помещена измеряемая капля 10.

Полная емкость электрического конденсатора определяется геометрическими размерами торцов обкладок 7 и 8 (постоянная составляющая) и при данной конструкции последних составом смеси, образующей жидкую каплю, Так как поперечный размер электрического конденсатора меньше диаметра исследуемой капли, то линии напряженности электрического поля замыкаются непосредственно в капле, не выходя за ее пределы (чем меньше площадь сечения электродов, тем более пологими будут силовые линии), поэтому перемен ная составляющая электрической емкости датчика определяется только концентрацией компонентов смеси.

Устройство работает следующим образом.

При помощи системы 3 измерения, обработки и фиксирования оезультатов определяют начальную емкость электрического конденсатора 1. Затем на его торце помещают исследуемую кап лю жидкости, При этом происходит изменение емкости электрического конденсатора, что ведет к изменению собственной частоты генератора 2 высокочастотных электрических колебаний, которое поступает в виде электрического импульса на систему измерения, обработки и фиксирования результатов, регистрирующую изменение частоты (емкости) с течением вре.

2982 4 мени. По разности первоначальной и текущей частот определяют концентрацию составляющих жидкой капли по градуировочным характеристикам, построенным для исследуемых жидкостей и введенным в память ЭВИ, и далее рассчитывают параметры испарения, такие как скорость, коэффициент испарения (конденсации) смеси и т.п.

Использование предлагаемого устройства позволяет проводить измерение кинетики испарения капель жидких смесей посредством определения концентрации их составляющих в полностью автоматизированном режиме за счет того, что информация о количественном составе компонентов смеси поступает в виде электрических импульсов определенной частоты из емкостного датчика на систему измерения, обработки и фиксирования результатов, где концентрация определяется и извлекается в цифровом виде. Предлагаемое устройство позволяет также определять локальную концентрацию ком-. понентов как больших, так и малых количеств смесей, а также состав дви. жущихся (например, по трубопроводам) смесей, Длина емкостного датчика может выбираться практически любой, в зависимости от условии эксперимента, поэтому устройство может быть использовано для работы в труднодоступных местах.

Иалые размеры устройства позволяют полностью его термостатировать, что ведет к существенному расширению диа" пазона температур, при которых ведутся измерения. Устройство может применяться в промышленных производствах, где необходимо поддерживать заданные концентрации компонентов смеси. Кроме того, контроль за составом жидко тей не только позволит судить о ситуации, сложившейся в ходе технолог

45 сического процесса, но и правильно его регулировать.

1052902

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8862/41

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Зайченко

Редактор В. Петраш Техред Т,фанта Корректор С, Черни