Способ определения линии насыщения жидкостей

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШНИИ НАСЫЩЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ путем нагрева одиночными импульсами и измерения температуры вскипания жидкости в зависимости от давления, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью увеличения точности определения и сокращения времени измерения, часть жидкости , находящейся внутри или на границе нагреваемого объема, нагревают импульсами с длительностью меньшей или равной 0,1 длительности импульсов, вызывающих нагрев всей массы жидкости. Л С

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„>1155 2, д

4(5lj G01 N25 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и

H АВТОРСМОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ1 ЕТЕНИЙ И ОТН ЫТИЙ (21) 3644350/24-25 (22) 14. Об, 83 (46 ) 15.05.85. Бюл. Р 18 (72) П.А.Павлов и Г.Б.Оконишников (71) Отдел Физико-технических проблем энергетики Ордена Октябрьской Революции уральского научного центра

АН СССР (53) 536.42(088.8} (56) 1. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник под ред. Григорьева В.А. и Зорина

В.И. M.:.Ýíåðãîèçäàò, 1982, с.446448.

2. Павлов П.А., Скрипов В.П. Теплофизика высокит температур, 1965, У 3, с. 109. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНИИ

НАСЫЩЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ путем нагрева одиночными импульсами и измерения температуры вскипания жидкости в:зависимости от давления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения точности определения и сокращения времени измерения, часть жидкости, находящейся внутри или на границе нагреваемого обьема, нагревают импульсами с длительностью меньшей или равной 0 ° 1 длительности импульсов, вызывающих нагрев всей массы жидкости.

1155926

Изобретение относится к исследованию фазовых равновесий жидкость-пар и представляет собой усовершенствование техники измерения линии насьп ения жидкостей. 5

Известен способ определения линии насыщения по методу точек кипения, измеряемых при заданных величинах внешнего давления, в котором равновесную температуру жидкости, нагретой до кипения, определяют по температуре ее конденсирующихся паров 61) .

Недостатками данного способа являются большие инерционность системы, не позволяющая проводить измерения 15 за время C 1 с, расход исследуемой жидкости (> 1 мл), особенно в случае протекания в пей химических реакций.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ 20 определения температуры вскипания жидкости, в .котором используют импульсный нагрев жидкости с помощью проволочного нагревателя, являющегося одновременно датчиком температуры 25 жидкости, регистрирующейся по изменению сопротивления нагревателя в момент появления в жидкости паровых пузырей 523.

Ф

Недостатками данного способа являются систематическое завышение тем-пературы вскипания за счет перегрева жидкости; значительный объем исследуемой жидкости (10 мл), имеющей контакт с металличесикими поверхностями,35 что усложняет исследование химически . нестойких и реакционноспособных жид.костей.

Цель изобретения — увеличение точности определения и сокращение време-40 ни измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения линии насыщения жидкости путем нагрева одиночными импульсами и измерения тем-.45 пературы вскипания жидкости в зависимости от давления, часть жидкости, находящейся внутри или на границе нагреваемого обьема, нагревают импульсами с длительностью меньшей или рав- 50 ной 0,1 длительности импульсов, вызывающих нагрев всей массы жидкости..

В предлагаемом способе жидкость нагревают пропусканием через электрический нагреватель сдвоенных импуль- 55 сов тока разной амплитуды и длительности. Амплитуду более короткого импульса попбипают так, чтобы инициировать зародышеобразование пара на поверхности нагревателя. В течение следующего за ним одного греющего импульса, имеющего большую длительность, измеряют температуру жидкости вблизи нагревателя по изменению его сопротивления. Сдвоенные импульсы повторяют с интервалом времени, достаточным для тепловой релаксации после греющего импульса и конвективного перемешивания жидкости в случае замены исследуемой порции. При этом амплитуду основного импульса увеличивают до тех пор, пока не будет обнаружен рост пузырьков на поверхности нагревателя.

На чертеже представлено устройство для определения линии насыщения жидкости, поясняющее предлагаемый способ.

Устройство содержит ампулу I с исследуемой жидкостью 2, по форме соответствующую контуру помещенного внутрь нагревателя — зонда температуры жидкости 3 с его токоподводами.

Ампула 1 помещена в камеру, подключенную к системе создания и измерения внешнего гидростатического давления

4. Камера, в которой помещена ампула

1 с исследуемой жидкостью 2, имеет два оптических окна, над одним из которых расположена лампа-вспышка 5, а над другим — микроскоп 6 и/или фоторегистратор.

Система нагревания состоит из генератора 7 сдвоенных импульсов электрического тока, подключенного на вход моста 8 сопротивлений, одним из плеч которого является нагреватель 3, выполняющий одновременно функцию датчи-. ка температуры жидкости. На выход моста 8 подключен усилитель-органичитель 9 и осциллограф 10.

Устройство работает следующим образом.

Ампулу 1 заполняют исследуемой жидкостью 2 и вводят в нее нагреватель-зонд 3. Внешнее гидростатическое давление на поверхности исследуемой жидкости 2 создается непосредственно подачей в камеру инертного газа или опосредованно через упругий элемент

11. При включении генератора 7 на мост 8 и нагреватель 3 подаются два прямоугольных импульса тока. Длительность основного импульса нагрева выбирают равной времени, требуемому для измерения. температуры кипения

-1 исследуемой жидкости, например 10 С, а величину его амплитуды — так, что3 1155 бы к концу импульса температура жидкости вблизи нагревателя приближалась к терпературе кипения. Изме рение температуры жидкости производится по сигналу разбаланса моста 8 с помощью усилителя-ограничителя 9 и осциллографа 10.

Длительность импульса, инициирующего зародышеобразование пара, должна быть по крайней мере на порядок 30 ниже длительности основного импульса нагрева, например 10 " С. При этом его амплитуда должна быть достаточной для того, чтобы создать у проверхности нагревателя нагрев жидкости до температуры )0,9 ее критической температуры, что является необходимым условием образования. зародышей пара. Так как инициирующий импульс налагается на основной импульс нагре-щ ва или предшествует ему, объем жидкости с зародышами пара оказывается внутри значительно большего, но менее нагретого объема. К концу основного импульса нагрева происходит теп- ловая релаксация инициирующего импульса за счет конвекции и температура жидкости вблизи нагревателя увеличивается,.приближаясь к точке кипения.

Задний фронт основного импульса .наг-Зв рева запускает лампу-вспышку 5. При

926 4 достижении линии насыщейия на поверхности нагревателя образуются растущие пузыри, регистрируемые выизуально посредством микроскопа 6 и/или с помощью фоторегистратора.

Если пузыри не обнаружатся, измере-. ние повторяют, увеличивая амплитуду основного импульса нагрева. С введе-. нием фото- или электроннооптического регистратора начала кипения процесс определения линии насыщения может быть автоматизирован.

Предлагаемый способ обеспечивает значительно большую точность измерения точек кипения при заданном давлении пе сравнению с известньм { 1Х вместо > 50X}. Преимуществом предлагаемого способа является сопряжение времени измерения и количества иссле- дуемой жидкости, что позволяет анализировать фаэовые равновесия жидкостей в объемах цорядка 0,001 мл за

-1 -3 время 10 — 10 С. Сокращение времени измерения особенно важно при массовых экспресс-анализах проб. Благодаря - сокращению времени появляется возможность экспериментально определять . фазовые равновесия при изучении реакционноспособных и химически вестой" ких жидкостей.

1 155926

Составитель Т.Титова

Техред И.Асталош,Корректор Н. Король .4

Редактор И.Касарда

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, )К-35, Раушская наб,, д.4/5

Заказ 3132/39

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