Устройство для определения капиллярного давления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СШРЕДЕЛЕ;НИЯ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ в мениске пробной жидкости, содержащее ванну с пробной жидкостью, в которую помещена рабочая камера, о тличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства, на двух наружных противоположных стенках .рабочей камеры выполнены горизонтальные полые выемки, в которые вложены съемные валики, установленные с зазором, а исследуемый материал жестко закреплен на поверхности по меньшей мере одного из валиков со стороны зазора. ел с vj 00 to 00 4

алоэ советских

СОЩ4ДЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 5п g 01 N 15 08 (21) 3520881/18-25 (22) 13.12.82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) В.В. Заец и A.È. Строжков. (53) 543.572.(088.8} (56) 1. Тепловые трубы. Пер. с англ. и нем. под ред. Э.Э. Шпильрайна. N. "Мир", 1972, с. 174.

2. Ивановский М.Н ° и др.

Физические основы тепловых труб.

М, Атомиздат, 1978, с. 182 (IIDOTOTHII). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ" . ,НИЯ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ в мениске пробной жидкости, содержащее ванну с пробной жидкостью, в которую помещена рабочая камера,.о тл и ч а ю ц е е с ÿ тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства, на двух наружных противоположных стенках рабочей камеры выполнены горизонтальные полые выемки, в которые вложены съемные валики, установленные с зазором, а исследуемый материал жестко закреплен на поверхности по меньшей мере одного из валиков со стороны зазора.

1078284

25

Изобретение относится к энергетике и гидравлике, в частности к устройствам для определения капиллярного давления в порах, зазорах, щелях, образуемых пористыми полотнищами. Такие пори гые полотнища используются в качестве капиллярного насоса в тепловых трубах, применяемых для высокоинтенсивного отвода тепла, для терморегулирования и т.д.

В случае, если фитиль тепловой трубы установлен с зазором относительно ее стенки, необходимо знать, какое капиллярное давление развивает этот зазор, чтобы прогнозировать восстановление теплопередающих свойств тепловой трубы после самоэаполнения зазора рабочей жидкостью, осушенного в результате, например, вибрации. 20

Капиллярное давление в зазоре, т.е. перепад давления, возникающий при переходе через мениск жидкости в зазоре, определяется многими факторами: поверхностным натяжением жидкости, геометрией зазора, краевым углом смачивания жидкостью материала поверхности, образующей зазор. Краевой угол смачивания поверхности пористых полотнищ в свою 30 очередь зависит также от направления линии касания мениска поверхности исследуемого материала относительно структурных элементов материала, образующих его поры.Так, в случае тканых сетчатых полотнищ краевой угол меньше, если линия касания мениска перпендикулярна направлению уточных нитей по сравне нию с тем случаем, когда линия каса- 40 ния мениска перпендикулярна к направлению нити основы. Это различие в величине краевых углов может быть существенным и достигать 5-15% и более.

Известно устройство для определения капиллярного давления в мениске пробной жидкости, удерживаемой капиллярными силами в порах любой кон фигурации, в том числе и в щелевидных,при котором обычная тепловая тру-50 ба устанавливается с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной к продольной оси корпуса и проходящей посередине корпуса. Тепловая труба запускается, т ° е. включается нагрев одного иэ концевых участков, и приводится во вращение. Срыв жидкости из пористой структуры определяется Моментом, когда тепловая труба перестает переносить тепло. 60

Путем расчета определяют капиллярное давление в мениске пробной жидкости, удерживаемой в порах пористой структуры за счет капиллярных сил. Роль пробной жидкости в 5 данном случае выполняет теплоноситель тепловой трубы Г1 3.

Недостатком описанного устройства является то, что оно сложно в изготовлении, требует привода вращения и имеет ограниченные возможности, так как оно позволяет иэмерять капиллярное давление в кольцевой щели между пористой структурой и корпусом тепловой трубы при неопределенном направлении линии касания мениска плоскости пористой структуры относительно направления структурных элементов пористой структуры (нитей основы, если структура выполнена иэ тканей сетки).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения капиллярного давления в мениске пробной жидкости, содержащее ванну с пробной жидкостью„ в которую помещена рабочая камера (2 3.

Недостатком известного устройства является ограниченность его технологических возможностей.

Цель изобретения — расширение технологических воэможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения капиллярного давления в мениске пробной жидкости, содержащее ванну с пробной жидкостью,в которую помещена рабочая камера, причем в устройстве выполнен зазор для создания капиллярного давления, на двух наружных противоположных стенках рабочей камеры выполнены горизонтальные полые выемки, в которые вложены съемные валики, установленные с зазором, а исследуемый материал жестко закреплен на поверхности по меньшей мере одного ив валиков со стороны зазора.

Подобная конструкция позволяет, закрепить поверхность исследуемого материала под любым углом между линией касания мениска плоскости пористого полотнища и направлением структурных элементов полотнища.

На фиг.1 показана рабочая камера для определения капиллярного давления, аксонометрия; на фиг.2 устройство в мси ент измерения капиллярного .давления методом выдувания пузырька, сечение, на фиг.3— то же, в момент измерения капиллярного давления методом вытягивания жидкостного столба, сечение. устройство имеет ванну 1 с пробной жидкостью 2, под уровнем 3 которой размещена рабочая камера 4, имеющая в верхней части щель 5, образованную поверхностью исследуемого материала б. Ц ель выполнена в виде зазора между параллельными, горизонтальными съемными валиками

7, которые вложены один против дру1078284

5.

25

35

45

-турных элементов. гого в сквозные, говторяющие их поверхность выемки 8. На стенках рабочей камеры, изготовленной в виде отрезка трубы, а исследуемый материал — в виде пористого полотнища, наложенного на поверхность по меньшей мере одного валика со стороны зазора (т.е. щели между валиками) и защемленного на участке выемки между поверхностью выемки и поверхностью валика, имеется стяжка 9, например, в виде резинового колечка, которым валики удерживаются в выемках на стенках рабочей камеры, отводная трубка

10, штуцер 11 для подачи газа, У-образный манометр 12.

Необходимо пояснить, что рабочая камера 4 в сечении может быть любой формы — квадратной, круглой, овальной. Щель 5 должна иметь ширину по меньшей мере на порядок меньше, чем ее длина, либо диаметр сечения рабочей камеры 4 должен быть таким, чтобы исключить образование мениска в сечении трубы, имеющей сечение, идентичное сечению рабочей камеры 4.

Иными словами, мениск в центре щели .5 должен иметь радиус кривизны в плоскости, перпендикулярной оси валиков 7, по меньшей мере на порядок меньше, чем радиус кривизны в плоскости, параллельной осям валиков 7.

Это делается для того, чтобы иметь данные по перепаду давления в щели при наличии мениска одной кривизны (а не двойной),, что упрощает расчеты по перепаду давления для.менисков других конфигураций. Практически диаметр рабочей камеры 4 может быть 20 мм или более. При такой величине диаметра один из радиусов кривизны мениска в центре щели равен бесконечности.

Устройство работает следующим образом.

Есть два варианта работы устройства. В первом варианте (фиг.2) ра. бочая камера 4 находится целиком в объеме пробной жидкости 2. Через отводную трубку 10 сквозь штуцер

11 подают газ (воздух), постепенно увеличивая его давление до тех пор, пока сквозь щель 5 не вырвется первый пузырек газа. Давление при этом измеряют при помощи У-образного ма нометра 12. Давление в мениске ещели

5 равно давлению в У-образном манометре 5 за вычетом давления, соэдаваемого столбом жидкости в наине 1 над мениском в щели 5. < няв стяжки

9 и вынув валики 7, снимают материал б и ориентируют его на поверхности валиков 7 под другим углом между образующей валика и кромкой материала, отличающимся, например, на

45, и затем вкладывают валики в выемки 8, накладывают стяжки 9 и производят повторное измерение в описанной последовательности. Сравнивая результаты, находят угол между на- . правлением линии касания мениска плоскости пористого материала б и направлением нитей полотнища, образующих поры, когда капиллярное давление наибольшее (или наименьшее), разумеется, в том случае, если полотнище изготовлено из нитей.

По второму варианту устройства (фиг.З) рабочую камеру 4 вначале погружают в ванну 1 в пробную жидкость 2, а затем поднимают вверх до тех пор, пока ие сорвется мениск в щели 5. Давление в мениске равно в этом случае давлению, создаваемому высотой столба жидкости, равной расстоянию от мениска до уровня 3 в ванне 1.

Каждый из двух вариантов устроЯства имеет свои преимущества. Устройство по первому варианту, например, может быть использовано при малой ширине щели 5 (менее 1 мм) и большой ее ширине, когда используется не У-образныь манометр, а более точное средство измерения давления. Устройств з же по второму варианту более п осто по конструкции.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнс нию с известным заключаются в том, что его технологические и мет .ологические воэможности шире. OI,o позволяет производить измерения капиллярного давления во всем диапазоне направлений линии касания пористого полотнища мениском о носительно структурных элементов полотнища, образующих поры. Даже если для каждого. измерения изготовлять новую сетчатую муфту под соответствующим углом структурных элементов сетки к оси муфты, это не дает достоверного сведения о зависимости капиллярного давления от угла между линией касания мениска и направлением струк1078284 фиг. 2

Составитель Е. Карманова

Тенред М.Кузьма Корректор О.Билак о

Редактор H. Лазаренко

Тираж 823 Подцисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 935/35

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