Пламенный колориметр для определения энтальпий сгорания и образования жидких хлоркремнийорганических и металлоорганических веществ

 

Изобретение м.б. использовано для определения энтальпий сгорания и образования элементоорганических веществ. Цель - снижение погрешности определения энтальпий. Для этого предлагаемый калориметр снабжен поглотителем агрессивных газов, расположенным перед входом в теплообменный змеевик, и поглотителем тонкодисперсных твердых частиц, размещенным на выходе змеевика. Змеевик выполнен из стекла. Теплопередача от пламени к корпусу горелки осуществляется посредством серебряной проволоки, обмотанной вокруг горелки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 25/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4810242/25 (22) 04.01,90 (46) 23,03.92. Бюл. N 11 (71) Тюменский государственный университет (72) С.Н.Гаджиев и И.М,Хасанов (53) 636.42(088,8) (56) Pifcher G.Jn. Experimental chemical

thermodynamics. Vol 1. Combustion

Calorimetry. Editors Sanner S. Mansson М.

Pergamon Press, Oxford, 1979, Chapter 14, р.

307 †3.

Авторское свидетельство СССР

N- 1520420, кл. G 01 N 25/22, 1988, (54) ПЛАМЕННЫЙ КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНТАЛЬПИЙ СГОРАНИЯ И

ОБРАЗОВАНИЯ ЖИДКИХ ХЛОРКРЕМИзобретение относится к термохимическому исследованию жидких элементоорганических (кремнийорганических, хлоркремнийорганических, металлоорганических и т.д.) веществ, образующих при горении в кислороде твердый продукт (Si02, ZnO и т.д.), а именно к конструкции пламенного калориметра.

Известен пламенный калориметр, содержащий горелку Томсена, действующую по принципу керосиновой лампы. Горелка состоит из стеклянного резервуара, снабженного электрическим нагревателем и платиновой трубкой, через которую пропущены асбестовый фитиль и серебряная проволока, препятствующая охлаждению пара вещества.

„, Ы,„1721493 А1

НИЙОРГАНИЧЕСКИХ И МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (57) Изобретение м.б. использовано для определения энтальпий сгорания и образования элементоорганических веществ.

Цель — снижение погрешности определения энтальпий, Для.этого предлагаемый калориметр снабжен поглотителем агрессивных газов, расположенным перед входом в теплообменный змеевик, и поглотителем тонкодисперсных твердых частиц, размещенным на выходе змеевика.

Змеевик выполнен из стекла. Теплопередача от пламени к корпусу горелки осуществляется посредством серебряной проволоки, обмотанной вокруг горелки. 1 ил.

Недостатком этого устройства является неприменимость его в элементоорганическим веществам, образующим при горении твердые продукты, так как эти продукты закупоривают сопла горелки, что приводит к прекращению горения — неполному сгоранию.

Наиболее близким к изобретению является пламенный калориметр сжигания жидких элементоорганических (кремнийорганических и т.д.) веществ, образующих твердый продукт и не содержащих хлор. 8 сферической стеклянной камере сгорания, соединенной с посеребренным медным змеевиком, размещена кварцевая горелка с образцом сжигаемого жидкого вещества, асбестовым фитилем, се1721493

55 ребряной проволокой со спиралью. До начала горения сопло горелки закрыто (для предотвращения испарения жидкости) по- . лиэтиленовой пленкой, от которой отведена хлопчатобумажная нить на нихромовую спираль накаливания. На горелку надето серебряное теплопередающее приспособление — трубка. Горелка с трубкой вставлена в теплоизолирующую кварцевую пробирку, закрепленную на крышке камеры сгорания.

Ввод кислорода в камеру сгорания производится снизу по стеклянкой трубке. Путем электрического разряда от конденсатора на спираль накаливания поджигается хлопчатобумажная нить, а от нее- полиэтиленовая пленка и вещество. Наличие серебряной проволоки со спиралью приводит к тому, что при горении вещества его факел образуется на 1,5 — 3 мм выше сопла горелки и тем самым устраняется закупоривание сопла, что дает возможность достигнуть полноту сгорания вещества, Выход жидкости из резервуара при помощи фитиля и путем испарения улучшается при помощи трубки ,с оттагнутыми лепестками к центру — теплои;. едающего серебряного приспособлен я, передающего тепло пламени резервуару горелки. Вывод из калориметра газообразного продукта (СОг). по которому определяется масса сгоревшего вещества (за вычетом СО, образующегося при сгорания хлопчатобумажной нити и полиэтиленовой пленки, от общего количества COz, образующего при орении веществ), осуществляется через газоотводящую трубку и змеевик, обеспечивающий полный тепловой обмен с калориметрической жидкостью (дистиллированной водой) прибора.

Недостатками известного калориметра являются неприменимость его для сжигания хлорсодержащих элементоорганических веществ, так как образующиеся газообразные продукты (Clz и HCI) химически взаимодействуют с посеребренным медным змеевиком и поглотителем (NaOH) . основного газообразного продукта (СОр), что вносит недопустимо большую погрешность (15 — 20 ), образующийся тонкодисперсный твердый продукт (например. SIOz) частично выносится из прибора и, задерживаясь в аналитических поглотительных трубках, изменяет (увеличивает) их вес, что также является источником погрешности.

Цель изобретения. — снижение погрешности определения энтальпий сгорания и образования жидких хлоркремнийорганических и металлоорганических веществ, образующих при горении твердый продукт (например, SIOz) и агрессивные газообразные продукты (Clz и НО).

Указанная цель достигается тем, что колориметр дополнительно снабжен поглотителем газообразных продуктов (Clz и HCI), размещенным до змеевика, поглотителем тонкодисперсных твердых продуктов (например. SIOz), размещенным на выходе змеевика, причем змеевик выполнен стеклянным. а теплопередающее приспособление — из серебряной проволоки, обмотанной вокруг горелки.

На чертеже представлен предлагаемый калориметр для сжигания в пламенном калориметре жидких хлоркремнийорганических и металлоорганических веществ, общий вид.

Калориметр состоит иэ стеклянной цилиндрической камеры 1 сгорания с припаянными к ней тремя опорными ножками 2, стеклянного теплообменного змеевика 3 длиной 6 м и диаметром 5 мм. стеклянного цилиндра — поглотителя 4 газообразных продуктов Clz и HCI, стеклянной трубки— поглотителя 5 тонкодисперсного твердого продукта сгорания (например, %02), газоподводящей 6 и газоотводящей 7 трубок, кварцевой горелки 8, серебряного теплопередающего приспособления — обмотки из тонкой серебряной проволоки 9 (диаметром 0,2 мм) вокруг кварцевой трубки 10 (толщиной 1,5 мм) с отходящими от нее серебряными лепестками 11 (толщиной около 1 мм) в количестве не менее четырех и спиралью 12 (толщиной 1,5 — 2 мм), металлической крышки 13 с токоподводами 14.

На изготовление теплопередающего приспособления затрачивается около 3 г дорогостоящего серебра.

Эксперимент по определению энтальпий сгорания и образования приводят при стандартных условиях (26 С и 760 мм рт,ст.) следующим образом. Образец жидкого вещества 15 вводят при помощи шприца в резервуар горелки 8, в которую вставляется асбестовый фитиль 16, обмотанный тонкой серебряной проволокой (d = 0 1 мм) и параллельно теплопринимающая серебряная проволока

17 (И = 0,3 мм) с ушком на верхнем конце, выходящая из сопла вверх на 2 — 3 мм. Для предотвращения испарения образца жидкого вещества сопло горелки 8 закрывается тонкой полиэтиленовой пленкой 18 (массой

0,0005-0,001 г), затянутая колечком 19 серебряной проволоки. При этом проволока

17 подпирается своим ушком к полиэтиленовой пленке и немного прогибается — пружинится. Горелка 8 с веществом 15 снизу вставляется в кварцевую трубку 10 теплопередающего приспособления и крепится в

1721493

10

25

30 нем при помощи припаянного к дну резервуара отростка — кварцевой трубки

10 с наплавленными на ней выступами в посеребренной медной спирали

20 {d= 1,5 мм), отходящей от кварцевой трубки 10. Теплопередающее приспособление вставляется в теплоизолирующую пробирку 21 и крепится в ней за счет лепестков

11. B свою очередь, теплоизолирующая пробирка 21 вставляется в углубление металлической крышки 13. От полиэтиленовой пленки 18 на нихромовую спираль 22 накаливания отводится хлопчатобумажная нить

23 (массой 0,0002 — 0,0005 r), Металлическая крышка 13 с собранной горелкой герметично ввинчивается снизу в металлическую трубку, прикрепленную к горлу камеры 1 сгорания при помощи эпоксидной смолы, которая сверху покрыта слоем битума, Через отверстие крана 24 в стеклянный цилиндр 4 вводится шприцом 25 мл 1,5—

2,0%-ного раствора 26 гидразиндигидрохлорида (NzH4 2НС!). Для лучшего контакта поглощаемых газов — Clz u HCI данным раствором цилиндр 4 заполняется узкой тефлоновой лентой 25. Стеклянная трубка 5 заполняется стекловатой 27 и присоединяется к концу стеклянного змеевика 3, Кран

24 закрывается. Затем устройство помещается в калориметрическую жидкость (дистиллированную воду) калориметра сжигания. Калориметр заранее отгрэдуирован, т.е. определен энергетический эквивалент по стандартным образцам с известной теплотой сгорания. Кислород в камеру 1 сго-. рания подается по стеклянной газоподводящей трубке 6. Поджигание образца исследуемого жидкого вещества 15 производится путем разряда конденсатора на нихромовую спираль 22 накаливания. При загорании полиэтиленовой пленки 18 от хлопчатобумажной нити 23 проволока 17 выпрямляется и ее ушко выходит наружу из сопла на 1,5 — 2 мм, передает тепло от пламени в резервуар для испарения жидкости образца из резервуара горелки 8, а также из фитиля 16. Лепестки 11 и спираль 12 передают тепло от пламени вниз .по обмотке 9, нагревая тем самым резервуар с жидким образцом.

Смесь газов, выходящих из камеры

1 сгорания через трубку 7, поступает в

50 цилиндр 4 с водным раствором 25

NzH4 2HCI, где происходит поглощение газообразных Clz u H CI. Далее газ, состоящий теперь из COz с избытком кислорода, проходит через стеклянный теплообменный змеевик 3 и выходит из калориметра сжигания наоужу по трубке

5, в которой он очищается от частиц тонкодисперсного твердого продукта (например, от SIOz). Этот очищенный газ поступает в поглотительные аналитические трубки для точного количественного определения СО2. По окончании эксперимента калориметрическая система разбирается в обратном направлении ее сборки, Раствор 25 из поглотителя 4 анализируется нд NH4, CI, NO3 -ионы и ос таток NzH4 2HCI.

Погрешность эксперимента составляет (из серии 6 — 8 удачных опытов с доверительным интеовалом 95Ю около + 0,2 — 0,5%.

Предлагаемое изобретение по сравнению " Известным позволяет определять энтальпии сгорания и образования жидких хлоркремнийорганических и металлоорганических веществ, а также практически любых других элементоорганических веществ методом пламенной калориметрии.

Формула изобретения

Пламенный калориметр для определения энтальпий сгорания и образования жидких хлоркремнийорганических и металлоорганических веществ, содержащий камеру сгорания, снабженную теплообменным змеевиком, газоподводящей и газоотводящей трубками, горелкой с фитилем, вставленной е серебряное теплопередающее устройство и теплоизолированной от обьема и крышки камеры сгорания, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения погрешности определения энтальпий, он дополнительно снабжен поглотителем газообразных продуктов, размещенным до зме-. евика, поглотителем тонкодисперсных твердых продуктов, размещенным на выходе змеевика, причем змеевик выполнен стеклянным, а теплопередающее приспособление выполнено из серебряной проволоки, обмотанной вокруг горелки.

1721493

Редактор Н.Рогулич

Заказ 948 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

19

/8

16

Составитель И.Авчиев

Техред М.Моргентал КоРРектоР О.Кучерявая