Устройство для определения тепломассообменных характеристик газовых смесей

 

Изобретение относится к измерительной технике в области теплофизики и молекулярной физики. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства по определению коэффициента диффузии и фактора термодиффузии за счет определения в одном эксперименте дополнительно теплоемкости C<SB POS="POST">V</SB>. Устройство содержит газосмесительную систему, помещенный в термостат катарометр, содержащий измерительную и сравнительную камеры, соединенные с измерительным блоком, термостатируемый сосуд, датчик температуры, расположенный в дополнительном термостатируемом сосуде и соединенный с измерительным блоком, управляемые клапаны, блок управления, вентили. Сравнительная камера катарометра соединена с помощью управляемого клапана с измерительной камерой и с помощью вентиля с газосмесительной системой. Термостатируемый сосуд расположен над измерительной камерой катарометра и соединен с ней с помощью соединительной трубки через управляемый клапан. Дополнительный термостатируемый сосуд соединен через вентиль с газосмесительной системой и с помощью управляемого клапана с термостатируемым сосудом. Введение малоинерционного датчика температуры в дополнительный термостатируемый сосуд и установление клапана между термостатируемым сосудом и соединительной трубкой дает возможность точно определить изменение температуры и объем газовой смеси, необходимые для определения теплоеметания статических и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 5 G 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3 Л 8

5ATLHTi i 1

БЫБЛ(1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АBTOPCHÎMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2) ) 43 58 523/31-25 . (22) 04,01. 88 (46) 30.01,90. Бюл. Н 4 (71) Институт прикладной физики

АН БССР (72) А.Ф.Золотухина, А П,Малярчиков, H.À,Нестеров и А,Г.Шашков (53) 536.6(088.8) (56) Кириллин В.А., Шейндлин А.Е.

Исследование термодинамических свойств веществ. М.- Л., 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1374108, кл, G 01 N 25/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВЫХ

СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике в области теплофизики и молекулярной физики. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства по определению коэффициента диффузии и фактора термодиффузии эа счет определения в одном эксперименте дополнительно теплоемкости С . Устройство содержит газосмесительную систему, помещенный в термостат катарометр, 1

Изобретение относится к измерительной технике, используемой в теплофизике и молекулярной физике, и предназначено для определения тепломассообменных характеристик (фактора термодиффузии, коэффициента диффузии и теплоемкости C ) газовых смесей.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей

2 содержащий измерительную и сравнительную камеры, соединенные с измерительным блоком, термостатируемый сосуд, датчик температуры, расположенный в дополнительном термостатируемом сосуде и соединенный с измерительным блоком, управляемые клапаны, блок управления, вентили, Сравнительная камера катарометра соединена с помощью управляемого клапана с измерительной камерой и с помощью вентиля — с газосмесительной системой.

Термостатируемый сосуд расположен над измерительной камерой катарометра и соединен с ней с помощью соединительной трубки через управляемый клапан.

Дополнительный термостатируемый сосуд соединен через вентиль с гаэосмесительной системой и с помощью упра вляемого клапана — с термостатируемым сосудом, Введение малоинерционного датчика температуры в дополнительный термостатируемый сосуд и установление клапана между термостатируемым сосудом и соединительной трубкой дает возможность точно определить изменение температуры и объем газовой смеси, необходимь1е для определения теплоемкости С ° 1 ил. устройства путем определения в одном опыте фактора термодиффузии, коэффициента диффузии и теплоемкости.

Введение малоинерционного датчика температуры в дополнительньiA термостатируемый сосуд дает воэможность измерить кратковременное изменение (уменьшение) температуры, вызванное расширением газовой смеси при запус-

1539630 ке ее в вакуумированный термостатируемый сосуд.

Установление клапана между термостатируемым сосудом и соединительной трубкой дает возможность изолировать термостатируемые сосуды от соединительной трубки и камеры катарометра (на время измерения Т ), точно опре-. делить dT, обьем газовой смеси после расширения, а следовательно, и С„.

На чертеже показано устройство для определения тепломассообменных характеристик газовых смесей.

Устройство содержит газосмеситель- 15 ную систему 1, помещенный в термо" стат катарометр 2, содержащий измерительную 3 и сравнительную 4 камеры, соединенные с измерительным блоком 5, термостатируемый сосуд 6, соединительную трубку 7, дополнительный термостатируемый сосуд 8, датчик 9 температуры, расположенный в дополнительном термостатируемом сосуде 8 и соединенный с измерительным блоком 5> 2S управляемые клапаны 10-12, блок 13 управления, вентили 14 и 15.

Сравнительная камера 4 катарометра соединена с помощью управляемого клапана 10 с измерительной камерой 3 и с помощью вентиля 15 - с газосмесительной системой 1, Термостатируемый сосуд 6 расположен над измерительной камерой 3 катарометра 2 и соединен с ней с помощью соединительной трубки 7 через управляемый клапан 12. Дополнительный термостатируемый сосуд 8 соединен через вентиль 14 с газосмесительной системой 1 и с помощью управ,ляемого клапана 11 - с термостатируе40 мым сосудом 6.

Устройство работает следующим об разомм.

В исходном состоянии в газосмесительной системе находится исследуемая 45 газовая смесь, в остальной системе установлен вакуум, В катарометре 2 установлена температура Т, в термостатируемых сосудах 6 и 8 - темпера° тура T < (T< ) Т) . Все вентили и клапа.ны закрыты. Из газосмесительной сис,темы через вентили 14 и 15 подают газовую смесь в сосуды 4 и 8 до установления определенного давления P.

После прогревания газовой смеси открывают клапан 11 и включают измерительный блок 5, Газовая смесь, расширяясь заполняет термостатируемый

I сосуд 6. S результате адиабатного расширения (т.е. без совершения внешней работы) происходит уменьшение температуры газовой смеси в сосуде 8 на величину <1Т. С помощью малоинерционного датчика температуры, например полупроводникового терморезистора, измеряют температуру Т . Величину С определяют по следующему соотношению: а

3P@V« 1 1

Т вЂ” Т„(V2 V,) где V,, 7 - обьемь<, занимаемые газовой смесью до и после расширения, мз/моль, причем — V< — 11 с (U< Т,;

Т вЂ” температура газовой смеси до и после расширения, К", Р„- критическое давление .газовой смеси, МПа, V — критической мольный обьем газовой смеси, мз/молb.. !

Значения критических параметров Р и Ч« для смесей можно определить, например, из следующих выражений:

PN = Х< PK, + X2P,, 1 « = Х<7«, + XzVr„, где Х,, X — мольные доли компонентов смеси, которым соответствуют. критические постоянные Р„, U u

<

1к

Далее закрывают клапан 11 и открывают клапаны 10 и 12, а также включают измерительный блок катарометра 2, В соединительной трубке 7 под влиянием градиента температуры начинается процесс термодиффуэии, C помощью измерительной системы катарометра регистрируют изменение концентрации и время релаксации, определяют фактор термодиффузии и коэффициент диффузии.

При расширении газовой смеси. максимальное изменение (уменьшение) тем-. пературы происходит эа доли секунд.

Затем температура устанавливается до первоначального значения, Введение в дополнительный термостатируемый сосуд 8 датчика 9 температуры и клапана 12 между термостатируемым сосудом

6 и соединительной трубкой 7 позволя.ет восстановить заданную температуру после расширения газовой смеси в со" судах 8 и 6. Затем открывают клапан

12 и включают измерительную систему катарометра для измерения сдвига 153

9630 нительной трубки и соединенный с газосмесительной системой через дополнительный термостатируЕмый сосуд и управляемые клапаны, установленные между камерами катарометра и термостатируемыми сосудами, соединенные с блоком управления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства путем определения в одном опыте фактора термодиффуэии, коэффициента диффузии и теплоемкости газовых смесей,. между термостатируемым сосудом и соединительной трубкой установлен управляемый клапан, соединенный с блоком управления, а в дополнительном термостатируемом сосуде размещен датчик температуры, соеди20 ненный с измерительным блоком.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения теплоемкости, датчик температуры установ-. лен у выходного отверстия дополнительного термостатируемого сосуда. концентрации и времени релаксации и определения фактора термодиффузии и коэффициента диффузии.

Расположение малоинерционного датчика 9 температуры в непосредственной близости от выходного отверстия дополнительного термостатируемого косуда 8 позволяет повысить точность измерения падения темпера- 10 туры в результате адиабатного расширения газовой смеси.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Устройство для определения тепломассообменных характеристик газовых смесей, содержащее гаэосмесительную систему, катарометр, включающий сообщающиеся между собой измерительную и сравнительную камеры, вход катарометра соединен с газосмесительной системой, а выход его - с . блоком измерения, термостатируемый сосуд, сообщающийся с измерительной камерой катарометра с помощью соедиСоставитель В.Марченко

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор С.ЧеРни

Редактор А. Маковская

Заказ 213 Тираж 491 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Гагарина, 101