Установка для изучения теплои массопереноса в капиллярно- пористых и дисперсных материалах
ОП ИСАНИЕ
Союз Советских
Социалистических
Республик (11) 51 6949 изоьеитвния к авторском свидитильствю (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено14.11.74 (2!) 2077469/06 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43) Опубликовано 05.06. 76.Бюллетень № 21 (4б) Дата опубликования описания 14.07.77 (51) M. Кл.е (. 01 М 25/00
Р 26 B 25/22
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам нзооретеннй и открытий (53) УДК 66.047.012.1 (088.8) С, Г. Романовский н М. А. Майорова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло-и массоо1рмена AH БССР (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕПЛО- И MACCOHEPEHOCA
В КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ И ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛАХ
Йзобретение относится к области изу-» чения теппо — и массообменных свойств материалов в процессах термической обработки.
Известные установки для изучения теп- 5 пс- и массопереноса состоят из двух термостатов (теплоизолированных камер):
В размещенную между ними кассету (цилиндр) помешают исследуемый материал. С помощью холодильника и нагревателя coa-, 1О дают стационарное распределение темпера» туры в материале и затем методом стационарного теплообмена определяют термоградиентный коэффициент (о ). При этом измерение температуры производят mpMo» 15 парами, а влагосодержание материала:- путем разбора цилиндра на составляющие кольца с последующим их взвешиванием.
Недостатки; известных установок: невозможность комплексного определения ха- 20 рактеристик в одной установке; невозможность поддержания требуемых параметров процесса в широком диапазоне темпе- . ратурных параметров среды в термостатах; необходимость прерывать процесс и методом 25 взвешиванияразборных опец опредепять текущее влагосодержание исследуемого материала; невозможность поддержания одинаковых температурно-влажных параметров процесса - в термостатах в случаях, требующих изменения граничных условий.
Uem изобретения — определение комплексных дифференциальных и интегральных характеристик механизма тепло- и ма с опере носа.
Данная цель достигается тем, что оборудование и аппаратура в каждой камере выполнены одинаковыми в виде тепловентиляционной системы с электронагревателями, испарительноконденсационного контура с водяной емкостью замкнутого холодиль-4 ного контура с ниэкотемпературным хлад агентом, системы регулирования температуры и влажности среды в камерах, а в исследуеъ.ом материале размещены датчики электрофизических величин, подключЕнные к электросети через блок управления, электрически связанный с электронагревателями, вентилятором тепловентиляционной системы и холодильным контуром и подключенный
516949 к командному прибору, обеспечивающему автоматическую имитацию процесса теплои массопереноса по заданной программе.
При этом камеры установлены на направляющих полозьях и одна из них имеет воз- б ложность возвратно-поступательного перем.-щения при помощи винтового механизма, а в мс;.,тах соединения с кассетой камеры снабж=ны прижимными рамками.
На фиг. 1 схематически изображена опи- lO сываемая установка; на фиг. 2 — кассета, на фиг. 3 — разрез по А-А на фиг. 2.
Установка смонтирована на металлической раме 1 и состоит из двух герметичных теплоизолированных металлических 1á камер 2 и 3, между которыми размещена кассета 4 с испытываемым материалом.
Для удобства работы камеру 2 устанавливают неподвижно в крайнее рабочее положение, а камеру 3 перемещают по раме 1 вдоль 20 направляющих полозьев 5 с помощью винтового привода, который состоит из винта
6 с рулем 7, обоймы 8 для размещения винта, установленной на кронштейне 9, и упорной пластины 10, закрепленной на ка- 25 мере 3. Уплотнение материала в кассете
4 регулируют указателем 11. От рубильника
12 электроэнергию подают через автотрансформатор 13 и стабилизатор 14 к электроприборам, включенным в схему. Для повы- 30 щения температуры среды в камерах 2,3 размещают электронагреватели 15, подключ нные к батарее 16 розеток. Регулирование температуры среды с камерах 2, 3 о:. ." пествпяют контактными термометрами 17, с:=. êíåííûìè с бпоком 18 автоматов вкпючения эпектр онагреватепей. Охлаждение среды осуществляют путем прогонки охлаждающей смеси через термостат 19, холодильник 20 и змеевик 21, расположенный в камере 2.
Испарением из сосуда 22 воды, подогреваемой электронагревателем 15, повышают влагосодержание среды в камерах 2 и 3.
При необходимости удалить лишнюю влагу из камер 2 и 3 используют устройство, пред- 46 ставляющее собой сосуд 23, в котором рас."положен химический поглотитель паров влаги. При этом сосуды 22, 23 снабжены плотно подогнанными крышками со штоками, герметично выведенными из камер 2 и 3. Што- ® ки обеспечивают подъем крышек над сосудамп. Равномерное распределение температуры в обеих камерах 2 и 3 достигают благо даря перемешиванию воздуха осевыми вентиляторами 24, подключенными к электросети через выпрямитель 25. Параметры переноса тепла измеряют с помощью термопар 26, подключенных к потенциометру 27 через многоточечный переключатель 28, а влагосодержание среды в камерах 2 и 3 - с по6О мощью датчика 29 влажности, подключенных к блоку 30 индикаторов измерения влажности. Для измерения избыточного давления используют стеклянные манометры 31.
Кассета состоит из двух симметричных прижимных рамок 32 из текстолита. Каждую рамку плотно привинчивают к камерам
2,3 болтами 33- Для уплотнения зазора между камерами 2,3 и рамкой 32 прокла« дывают прокладку 34 из пористой листовой резины толщиной 5 мм. Проемы в прижимной рамке 32 до установки исследуемых образцов 35 закрывают шиберами 36, которые плотно притягивают к рамкам 32 замками 37. Для уплотнения зазора между прижимной рамкой 32 и шибером 36 на плоскости рамки, примыкающей к шиберу, уложена прокладка 38 из вакуумной резины толщиной 5 мм.
При исследовании образцы 35 с влагои теплоизоляцией укладывают на двух параллельно расположенных уголках 39, свободно перемещаемых внутри карманов
40. В процессе исследования в камерах
2 и 3 со:-дают и поддерживают требуемые температурно-влажностные параметры.
Определение влагосодержания исследуемых материалов осуществляется путем измерения электрофизических величин в виде функциональных зависимостей от параметров массопереноса, например, с помощью прибора 41 для определения электрофизических величин, к которому датчики влажности
42 подключают через многоточечный переключатель 43.
Для определения текущего влагосодержания исследуемого материала в виде пакета пластин (образцов 35) пакет разбирают на отдельные пластины, их взвешивают в специальных герметичных кюветах и затем сушат, Это позволяет осуществить контроль за измеряемыми электрофизическими величинами и судить о точности и погрешностях измеряемых величин.
Процесс исследования на описанной установке включает следующие операции.
Подготовленные для исследования образцы 35, например керамические пластины, предварительно сушат в сушильном шкафу.
Затем при необходимости их увлажняют дистиллированной водой в герметичной предварительно вакуумированной кювете.
В увлажненных или сухих пластинах устанавливают по схеме термопары 26 для измерения температур. Образцы собирают из отделцных пластин, располагая между поспедними керамические датчики впажности 42.
Собранные образцы 35 скреппяют струбцинами и помеш ют в термостат до установпения
516949.заданной температуры и влагосодержания- образцов.
После выполнения подготовительных операций кассету 4 с образцами 35 устанавливают на направляющие уголки 39. Перемещением подвижной камеры 3 кассету 4 плотно прижимают между камерами 2 и 3 и теплоизолируют. После проверки оборудования и измерительных схем установку включают в работу. l0
В процессе исследования поддерживают требуемые температурно-влажностные параметры окружающих сред и также определяют распределение температуры и влагосодержания в толще исследуемого материала. 15
В конце опыта после отключения изме« рительной аппаратуры подвижную камеру 3 отодвигают по полозьям 5, освобождают кассету 4, а образцы 35 помешают в малые кюветы для взвешивания. 20
Дополнительным взвешиванием образцов
35 в конце исследования контролируют правильность определения влагосодержания исследуемого материала электрофизическим способом. М
В результате осуществления на установке комплекса операций, включающих поддержание необходимых температурно-влажностных условий, соответствующих заданным граничным условиям на поверхностях иссле- 30 дуемого образца, измерения параметров переноса тепла и массы вещества в материале, определяют тепло — и массообменные свойства материала.
Ф ормула изобретения
1. Установка для изучения тепло- и массопереноса в капиллярно-пористых и 40 дисперсных материалах, например, в процессе сушки, содержащая кассету с испытываемым материалом, в котором размешьны датчики температуры и симметрично расположенные по обеим ее сторонам теплоизолированные камеры с тепловентиляционным оборудованием и контрольно- измери тельной аппаратурой внутри, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью определения комплексных дифференциальных и интег ральных характеристик механизма теплои массопереноса, оборудование и аппаратура в каждой камере выполнены одинаковыми в виде тепловентиляционной системы с электронагревателями, испарительно-конденсационного контура с водяной емкостью, замкнутого холодильного контура с низко температурным хладагентом, системы регулирования температуры и влажности среды в камерах, а в исследуемом материале размещены датчики электрофизических величин, подключенные к электросети через блок управления.
2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что блок управления электрически связан с электронагревателями, вентилятором тепловентиляционной системы и холодильным контуром и подключен к ао мандному прибору, обеспечивающему автоматическую имитацию процесса тепло- и массопереноса по заданной программе.
3. Установка по и. l, о т л и ч а юш а я с я тем, что камеры установлены на направляюших, полозьях и одна из них имеет возможность возвратно-поступательного перемещения при помощи винтового механизма, а в местах соединения с кассетой камеры снабжены при. -.=мнымv. рамками.
