Способ определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов



Способ определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов
Способ определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов

 


Владельцы патента RU 2505796:

ФГОУ ВПО "Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности" (RU)

Изобретение относится к технологии сушки и термовлажностной обработки пористых проницаемых (например, теплоизоляционных, а также дисперсных) материалов, в том числе в текстильной промышленности. Способ определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов включает определение величин, входящих в кинетический закон массопередачи, а именно: массы вещества, движущей силы процесса массопередачи (разности потенциалов сред) с обеих сторон материала и времени процесса. При этом одновременно при одних и тех же параметрах процесса проводят измерения указанных величин для двух или более образцов одной и той же природы, но разной толщины. Затем рассчитывают искомый коэффициент массопроводности по полученной аналитическим путем формуле:

где δ1, δ2 - толщина образцов, м; ΔM1, ΔM2 - приращении е массы влаги в процессе опыта, кг; Δ - общая движущая сила процесса массопереноса, Па; F - площадь поверхности образца, м2; Δτ - приращение времени, соответствующее приращению массы влаги, с. При этом в данной формуле выражена количественная доля разности потенциалов на поверхностях материала, т.е. движущей силы массопереноса механизмом массопроводности, от общей движущей силы процесса массопередачи от одной среды к другой через проницаемый материал.

Техническим результатом изобретения является повышение точности, а также упрощение способа определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологии сушки и термовлажностной обработки пористых проницаемых (например, теплоизоляционных, а также дисперсных) материалов, в том числе в текстильной промышленности.

Известен способ определения коэффициента массопроводности на основе использования уравнения массопередачи [1-4], включающий определение разности потенциалов (движущей силы) не только сред, омывающих материал с внутренней и наружной сторон, но также потенциалов на стенках материала.

Недостатком известного способа является трудность, а порой и невозможность измерения потенциалов (парциального давления паров влаги, концентраций и др.), низкая точность этих измерений на мягких пористых, ворсистых и т.п. поверхностях тел.

Техническим результатом предлагаемого способа является его упрощение за счет исключения измерений потенциалов на поверхностях и повышение точности определяемого коэффициента массопроводности.

Этот результат достигается тем, что в способе определения величин, входящих в кинетический закон массопередачи, а именно: массы вещества, движущей силы процесса массопередачи (разности потенциалов сред) с обеих сторон материала, поверхности материала, времени процесса, согласно изобретению, одновременно выражена количественная доля разности потенциалов на поверхностях материала, т.е. движущей силы массопереноса механизмом массопроводности, к общей движущей силе процесса массопередачи Δ от одной среды к другой через проницаемую стенку.

Это позволяет значительно упростить проведение опытов за счет исключения измерений потенциалов движущей силы на поверхностях материала и обеспечить высокую точность определяемого коэффициента массопроводности.

Соответственно отличительной особенностью полученной формулы, дающую новую информацию о процессе, является то, что она выражает количественную долю движущей силы процесса массопроводности в материале от общей движущей силы массопередачи Δ. Зная величину этой доли и значение Δ можно точно определить коэффициент массопроводности без каких либо допущений и косвенных способов.

Предлагаемый способ реализуют в устройстве, схема которого показана на чертеже. Основным элементом устройства является термогигростатированная камера 1 с рециркулирующим потоком влажного воздуха. Камера разделена продольной горизонтальной перегородкой 2 на две зоны, в которых на специальных подставках 3 размещены стаканчики 4 с исследуемыми образцами 5. В камере имеется сорбент (серная кислота, цеолит и др.). Циркуляцию воздуха осуществляют вентилятором 6 в комплекте с задатчиком температуры - электроконтактным термометром 14. Скорость воздуха в зонах, а соответственно производительность вентилятора, определяют по числу оборотов рабочего колеса и регулируют автотрансформатором 7. Нагрев воздуха производят электронагревателем 8, мощность которого, а следовательно, и температуру воздуха, регулируют автотрансформатором 9.

Замер температуры воздуха производят сухим 10 и мокрым 11 термометрами. По их показаниям определяют относительную влажность воздуха. Скорость и циркуляцию потока воздуха замеряют переносным анемометром 12.

Для опыта подбирают два образца ткани (кожи) одной природы, но разной толщины. Одновременно исследуют 2-4 пары образцов различных материалов или структуры.

Рабочий объем стаканчиков 4 заполняют на 30-50% водой, устанавливают в их пазы исследуемые образцы 5, производят уплотнение прижимной гайкой 13. Стаканчиками с образцами нумеруют, взвешивают на аналитических весах и загружают в камеру 1 на подставку 3. Регулируя нагрузку ЛАТром 7, устанавливают необходимую скорость воздуха в камере 1, а затем, постоянно увеличивая нагрузку, устанавливают заданную температуру циркулирующего воздуха. Параметры воздуха поддерживают неизменными в течении всего опыта. Через каждые 0,5…1 часа производят взвешивание стаканчиков и фиксацию параметров воздуха.

Опыт заканчивают после того, как стабилизируется убыль влаги в стаканчике. Этому условию соответствует 2-3х кратное повторение одной и той же убыли влаги за одинаковые промежутки времени.

Таким образом, предлагаемый способ, благодаря исключению измерений на поверхности материала, имеет следующие преимущества: высокая точность определяемых коэффициентов массопроводности λm, относительная простота проведения опытов и обработки результатов, сокращение длительности процессов, исключение травматичности материала, а значит - лучшая воспроизводимость результатов, расширение класса исследуемых материалов и быстрейшее накопление экспериментальных данных.

Расчетное выражение выведено на основе закона массопередачи [1]. При выводе искомого уравнения и преобразованиях использованные в современной литературе, общеупотребительные обозначения [1, 4]. В частности, в учебнике А.Г. Касаткина «Основные процессы и аппараты химической технологии» (издание восьмое, переработанное, изд. «Химия», 1971 г.) в гл. 8 «Основы массопередачи» изложены понятия, формулировки, обозначения и базовые уравнения массопередачи, коэффициента массопередачи - стр.428, а также зависимость между коэффициентами массопередачи и массоотдачи - стр.429-430; уравнение массопроводности - стр. 454. Нами использованы следующие обозначения: λm - коэффициент массопроводности пористого материала, кг/(м·с·Па); δ1, δ2 - толщина образцов, м; ΔМ1, ΔМ2 - приращении е массы влаги в процессе опыта, кг; Δ - общая движущая сила процесса массопереноса, Па; F - площадь поверхности образца, м2; Δτ - приращение времени, соответствующее приращению массы влаги, с; Km1, Km2 - коэффициенты массопередачи в сравнительных опытах, кг/(м2·с·Па) β1=β2=β - коэффициенты массоотдачи между средой и поверхностью материала, кг/(м2·с·Па); α=δ12 - отношение толщины образцов одной и той же природы в опыте.

Кинетика переноса двух процессов массопередачи в стационарных условиях, отличающихся между собой толщиной пористых образцов одной и той же природы при прочих равных условиях, описываются уравнениями:

В этом случае выразим через суммы внешнего и внутреннего диффузионных сопротивлений процессов массоотдачи. Тогда диффузионное сопротивление массопередачи можно представить выражением:

Диффузионные сопротивления двух образцов связаны между собой соотношением:

Выражения (1) и (2), с учетом Δ·F·Δτ=idem и (3), можно представить равенством:

или

,

откуда

или с учетом (3)

Выразив коэффициент массопердачи Km через (1) и подставив его значение в последнее равенство, после преобразования получим в конечном виде расчетную зависимость для определения коэффициента массопроводности:

Источники информации:

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971 г.

2. Дубницкий В.И. Методика определения влагокоэффициентов. - М.: Энергоиздат, 1954 г.

3. Никитина Л.М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных телах. - М.: Энергия, 1968 г.

4. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. - М.: Химия, 1980 г.

Способ определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов, включающий определение величин, входящих в кинетический закон массопередачи, а именно: массы вещества, движущей силы процесса массопередачи (разности потенциалов сред) с обеих сторон материала и времени процесса, отличающийся тем, что одновременно при одних и тех же параметрах процесса проводят измерения указанных величин для двух или более образцов одной и той же природы, но разной толщины, а затем рассчитывают искомый коэффициент массопроводности по полученной аналитическим путем формуле:

где δ1, δ2 - толщина образцов, м; ΔM1, ΔM2 - приращение массы влаги в процессе опыта, кг; Δ - общая движущая сила процесса массопереноса, Па; F - площадь поверхности образца, м2; Δτ - приращение времени, соответствующее приращению массы влаги, с, при этом в данной формуле выражена количественная доля разности потенциалов на поверхностях материала, т.е. движущей силы массопереноса механизмом массопроводности, от общей движущей силы процесса массопередачи от одной среды к другой через проницаемый материал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для определения объемных долей воды и нефти в отобранных пробах из потока продукции нефтяной скважины.

Изобретение относится к устройствам для исследования газового потока и может быть использовано для определения массового или объемного содержания в нем взвешенной жидкости.

Изобретение относится к способам определения лигнина в целлюлозных полуфабрикатах. .

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для оперативного учета дебитов продукции нефтяных и газоконденсатных скважин в системах герметизированного сбора.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для экспресс-анализа нефтепродуктов (топлив и масел) на нефтебазах, судах, заправочных станциях. .

Изобретение относится к области управления качеством продукции, получаемой при сушке и переработке коллоидных и капиллярно-пористых тел. .

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для определения количества воды, содержащейся в продукции газовых скважин. .

Изобретение относится к медицине, диагностике, оценке эффективности препаратов для лечения остеопороза. Диагностику остеопороза и контроль его динамики проводят рентгенабсорбционным методом на остеометре, причем за диагностический критерий остеопороза принимают наличие полостных образований в трабекулярных отделах костей, по динамике закрытия которых судят об эффективности препарата или препаратов. Способ обеспечивает объективную диагностику остеопороза и оценку эффективности действия препарата или препаратов-остеопротекторов, определение тяжести заболевания не по минеральной плотности, а по наличию полостей в трабекулярных отделах костей. 3 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области исследований или анализа защитных свойств сорбентов, поглощающих пары органических веществ по принципу физической адсорбции, весовым способом. Устройство для определения длины работающего слоя углеродного микропористого сорбента при поглощении паров органических веществ содержит круглый корпус, снабженный съемным основанием с выходным патрубком, на котором установлена гайка для крепления устройства на подставку, сверху корпус закрыт съемной крышкой с диффузором, снабженной входным патрубком для возможности подачи внутрь корпуса пара органического вещества. Внутри корпуса, по высоте, установлены пронумерованные чашечки с отверстиями, в которые послойно насыпан исследуемый сорбент с толщиной слоя 2 мм, а также уплотнительное кольцо для создания герметичности. Изобретение обеспечивает уменьшение времени на определение длины работающего слоя углеродного микропористого сорбента при поглощении паров органических веществ. 1 ил.

Способ относится к неразрушающим методам производственного контроля и может найти применение при анализе различных волоконных материалов в промышленности. Способ реализуется следующим образом. Волоконную массу заданного веса разрыхляют, помещают в сушильную камеру, выдерживают установленное время при заданной температуре и прозвучивают акустическими колебаниями, фиксируя показания изменения амплитуды и фазы акустических колебаний. Затем повторно взвешивают, прозвучивают акустическими колебаниями, фиксируя показания изменения амплитуды и фазы акустических колебаний, снова помещают в сушильную камеру. Далее повторяют взвешивание и прозвучивание, процедуру повторяют до достижения стабильного веса образца волоконной массы. Строят функциональные зависимости амплитуды от количества волокон в направлении прозвучивания и фазы от влажности волоконной массы. Процедуру повторяют для нескольких образцов различного веса, также устанавливая функциональные зависимости. Контролируемую волоконную массу формируют в ленту, пропускают через фильеру, имеющую акустические датчики, перпендикулярные направлению перемещения ленты, прозвучивают образец, пользуясь установленными зависимостями, по величине средней амплитуды судят о количестве волокон в направлении прозвучивания, а среднюю влажность волокна определяют по среднему значению фазы акустического сигнала, прошедшего через волоконную массу. Техническим результатом является повышение точности, объективности и оперативности непрерывного контроля влажности волокон в процессе их переработки. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для исследования физических и физико-химических свойств пластовых углеводородных систем в исследовательской практике, в нефтяной и других отраслях промышленности. Способ определения молекулярных масс и плотностей углеводородных фракций пластовых флюидов включает определение фракционного состава и определение молекулярных масс и плотностей фракций. Причем для определения молекулярных масс и плотностей углеводородных фракций пластовых систем без проведения разгонки флюида фракционный состав флюида определяют имитированной дистилляцией, а молекулярную массу и/или плотность каждой фракции определяют расчетным путем исходя из ранее известных результатов определения свойств фракций, выделенных в процессе разгонок ИТК флюидов, похожих по физическим и/или геологическим свойствам. Техническим результатом является разработка способа определения молекулярных масс и/или плотностей углеводородных фракций пластовых систем без проведения разгонки флюида. 1 ил.
Наверх