Устройство для определения параметров массопереноса

 

Союз Советски к

Социелистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К ЛетОВСКОМЮ СВИДЕтЕЛЬСтВЮ

< >721706 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.09.78 (21) 2665991/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—! (51) М, Кл.2

G 01 М 13 00

Госудерственемй камлтет

Опубликовано 15.03.80. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 25.03.80 (53) УДК 543,542 (088.8) аа делам лзебретений н открытей (72) Авторы изобретения

В. Е. Сивоконь и И. А. Сербии (7! ) Заявитель

Физико-технический институт низких температур

АН Украинской CCP (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМ

МАССОПЕРЕНОСА

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств веществ, таких как диффузионные, в частности, к исследованию явлений массопереноса в системе газ-жидкость-твердое тело, и может быть использовано, например, для разработки оптимальных технологических режимов в газовой промышленности, для отработки технологии разделения газожидкостных смесей в нефтяной промышленности, для оптимизации режимов в химической промышленности.

Для описания процессов массопереноса в системе газ-жидкость-твердое тело используют следующие коэффициенты: диффузии

D, растворимости C и газопроницаемости P.

Коэффициенты D и совместно с граничными условиями для конкретной задачи описывают переходный процесс в жидкости, а коэффициент P — стационарный режим переноса газа через жидкость. При небольших давлениях коэффициент газопроницаемости P = D"Т.

При высоких давлениях (десятки, сотни атмосфер) знание коэффициентов D и ввиду нелинейной барической зависимости оказывается недостаточным и для описания массопереноса необходимо определять коэффициент газопроницаемости жидкости.

Известно устройство для определения коэффициента диффузии, содержащее ртутную лампу, монохроматор, линзу, фокус которой совпадает с задней щелью монохроматора, николь (поляризатор), разделительную кристаллическую пластинку, вторую— собирающую пластинку, второй николь, скрещенный с первым, предназначенный для просмотра картины интерференции, и плоскопараллельную прозрачную кювету для исследуемых жидкостей, размещенную на пути смещенных пучков, т. е. между разделительной и собирающей пластинками 11).

Недостатком этого устройства является то, что его можно использовать только для определения коэффициента диффузии, и оно не пригодно для полного исследования массопереноса, т. е. для определения Р, С.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является

2е устройство для определения коэффициентов диффузии и растворимости газа в жидкости, содержащее измерительную камеру для исследуемой жидкости, оборудованную системой термостатирования и измерительным

721706

Формула изобретения

35 ао

%6 устройством, выполненным в виде аналитических весов, помещенных под вакуумируемый колпак, и вспомогательный объем для заполнения газом, который сообщен через запорную арматуру с источником хранения газа и с измерительной камерой, т. е. измерительная камера сообщена с источником газа через вспомогательный объем и запорную арматуру (2) .

Регистрируя временную зависимость концентрации газа в жидкости и сравнивая ее с соответствующим решением уравнения Фика, вычисляют коэффициент диффузии и растворимости газа в жидкости.

Недостатком такого устройства является невозможность одновременно с измерением коэффициентов диффузии и растворимости газа в жидкости определять коэффициент газопроницаемости жидкости.

Целью изобретения является одновременное определение коэффициентов газопроницаемости, диффузии и растворимости газа в жидкости.

Для этого измерительная камера предлагаемого устройства разделена мембранами на три полости, каждая из которых сообщена с источником газа, причем одна из мембран выполнена из материала с известной газопроницаемостью, и вторая связана с измерительным устройством.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения параметров массопереноса содержит источник 1 газа высокого давления, соединенный трубопроводом 2 через регулятор давления 3 и вентиль 4 с измерительной камерой, состоящей из полостей 5, 6 и 7. Полости 5 и 6 сообщены между собой трубопроводом 8 с вентилем 9, а разделены упругой металлической мембраной 10, с которой соединена обкладка емкостного датчика 11, подключенного к измерительному мосту 12. Полости 6 и 7 разделены мембраной 13 (непористое тело) .

Полость 7 оборудована манометром 14. Полости 6 и 7 соединены с вакуумным насосом 15 трубопроводами 16 и 17 с вентилями 18 и 19 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

В полость 6 помещают исследуемую жидкость. Полости 5, 6 и 7 откачивают вакуумным насосом 15, после чего вентили 18 и 19 перекрывают. Полость 6 над жидкостью заполняют исследуемым газом от источника

1 через регулятор давления 3 по трубопроводам 2 и 8 с вентилями 4 и 9. Одновременно с полостью 6 заполняется газом полость 5.

Сразу после заполнения полостей 5 и 6 газом перекрывают вентиль 9. Этот момент является началом измерений.

Коэффициенты диффузии, растворимости и газопроницаемости определяют следующим образом.

Измеряют в зависимости от времени давление в полости 7 манометром 14 и емкость датчика 11 в полости 5. Измерения прекращают после того, как изменение давления в полости 7 станет равномерным, т. е. станет постоянным приращение давления в полости 7 в единицу времени.

Определяя по измеренным зависимостям временную зависимость скорости потока газа через жидкость и мембрану 13 и сравнивая ее с соответствующим решением уравнения Фика, определяют коэффициенты Р, D,c, Помещая измерительную камеру в термостат с заданной температурой, можно проводить измерения P, D, т в широком температурном интервале, что позволяет дополнительно определять энергии активации Е>, Ер Q

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет получить информацию о протекании процессов массопереноса в системах газ-жидкость-твердое тело при различных температурах и давлениях, в том числе высоких, причем одновременно определяют коэффициенты диффузии, проницаемости и растворимости газа в жидкости.

Устройство для определения параметров массопереноса, содержащее измерительную камеру для исследуемой жидкости, сообщенную через запорную арматуру с источником газа и измерительный блок,. отличаюи1ееся тем, что, с целью одновременного измерения коэффициентов газопроницаемости, диффузии и растворимости газа в жидкости, измерительная камера разделена мембранами на три полости, сообщенные с источником газа, причем одна из мембран выполнена с известной газопроницаемостью, а вторая связана с измерительным блоком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Цветков В. Н. Изучение диффузий в жидкостях при помощи поляризационного интерферометра. Ж. ЖЭТФ, т. 21, 1951, 701.

2. Багров Н. Н. и др. Исследование диффузии в жидкостях методом насыщения из газовой фазы. Ж. ПТЭ № 3, 1956, с. 80.

72170б

Составитель С. Беловодченко

Редактор И. Шубина Техред К. Шуфрич Корректор Е. Папи

Заказ 121 34 Тираж 1019 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4