Устройство для определения массообменных характеристик пористых материалов

 

Союз Советсмин

Соцмаямстичесимн

Рвсттубпмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ >873046 (6l ) Дополнительное K авт. свид-ву (22) Заявлено 29. 02.80 (21) 2888368/! 8-25 (5! )М. Кл.

G О) N 15/08 с присоединением заявки J4 (28) Приоритет

9вудлрстмнныб комитет. СССР ав делам нзобретеннй н открытий

Опубликовано 15.! 0.81. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания ) 7. ) 0.81 (53) УДК 539.217. .3:002(088.8) А. М. Пичков, В. Г. Петров-Денисов, А. Е.. улаго.>-.......

В. Н. Гордеева и 3. В. Короткова

1 т

Всесоюзный научно-исследовательский и про ктный инсти.гут Теплопроект"

1 (72} Авторы изобрстения, (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАССООБМЕННЬИ

ХАРАКТЕРИСТИК ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может найти применение в строительной, металлургической, горной, химической и других отраслях промышленности при определении массообменных характеристик порис5 тых материалов.

Известен прибор для определения влагопроводности пористых материалов, содержащий герметический сосуд с ис10 пытуемым образцом, заполненный жидкостью и соединенный с мерной бюреткой, причем к герметическому сосуду через диафрагму присоединено колено, в которое опущен до уровня жидкости в rep15 метическом сосуде нижний капиллярный конец бюретки, а на верхнем конце ее установлен гидравлический упругий затвор, кинематически связанный через эксцентриковый механизм с электро20 приводом.. Для определения количества впитываемой образцом жидкости, последний приводят в контакт с зеркалом жидкости, уровень которой поддерживают постоянным с помощью мерной бюретки °

Периодическое деформирование трубки позволяет по мере поглощения жидкости образцов добавлять соответственное количество ее для поддержания. уровня жидкости в емкости постоянным. Разность отсчетов по мерной бюретке позволяет определить количество поглощен— ной образцом жидкости P)J.

Недостатком этого прибора является небольшой расход жидкости из капельного носика бюретки, что не позволяет определить количество жидкости, поглощаемое образцом пористого материала в начальный момент времени, когда этот расход максимальный, т.е. не позволяет исследовать процесс массопроводности в нестационарном режиме.

Известен также прибор для определения массообменных характеристик материалов, в котором для определт ния количества впитываемой образцом материала жидкости образец устанавливают в неподвижной емкости, приводят в кон8730

4 такт с поверхностью жидкости, уровень которой поддерживают постоянным с помощью мерной бюретки,верхний конец которой запаян, а в нижней части бюретки, касающейся капельным носиком поверхности жидкости, установлены плунжер с сердечником и обмотка на внешней поверхности бюретки. Периодическая подача электрического тока в обмотку создает магнитное поле и резко втягивает сердечник с плунжером, что способствует проникновению пузырьков воздуха в бюретку и позволяет добавить соответственное количество жидкости из бюретки в емкость $2).

Недостатком такого прибора является невозможность его использования для исследования процесса массопроводности в нестационарном режиме из-за небольшогб расхода жидкости из капельно- >О го носика бюретки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является прибор для определения объемного веса пористого заполнителя, содержащий весы, на грузовой платформе которых размещена емкость с жидкостью и устройство для фиксации образца над чашей, представляющее собой контейнер, подвешенный на нити через арретир к кронштейну. Определение объемного веса пористого заполнителя основано на определении водопоглощения образца.

Прибор позволяет также исследовать кинетику впитывания влаги образцом (3.1, Однако в процессе измерений не

35 обеспечивается требуемая точность, так как уровень жидкости относительно нижней поверхности образца по мере впитывания влаги меняется.

Цель изобретения — повышение точности определения массообменных характеристик в процессе исследования кинетики впитывания влаги путем обеспечения постоянства уровня жидкости от носительно нижнеи поверхности образ45 ца.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения массообменных характеристик пористых ма-. териалов, содержащем весы, на грузо- 50 вой платформе которых размещена емкость с жидкостью и устройство для фиксации образца над чашей, коэффициент жесткости весов и площадь зеркала жидкости связаны соотношением

К

S =- — у

У

Q. где S — площадь зеркаЛа жидкости,см

6 4

К вЂ” коэффициент жесткости весов, г/см;

g — - плотность жидкости г/см

На чертеже изображен предлагаемый прибор.

Прибор для определения массообменных характеристик содержит емкость I установленную на грузовой платформе 2 весов 3. Образец исследуемого пористого материала 4, например, в виде прямоугольной призмы, все стороны которого, кроме торцов, покрыты гидроизоляцией, для обеспечения одномерности потока, вертикально прикреплен к ползунковому устройству 5 штатива 6, что обеспечивает фиксацию положения образца 4 относительно зеркала жидкости в емкости 1..

Во избежание потерь жидкости в окружающую среду в результате ее испарения из пространства, ограниченного боковыми стенками образца и емкости, стенки емкости могут быть выполнены с козырьком 7, обращенным к центру емкости, на который установлена обечайка 8, внутренние размеры которой превышают размеры образца на величину, необходимую для свободного перемещения образца внутри обечайки, а к боковым поверхностям образца закреплена шайба 9 с обечайкой 10, размеры которой превышают размеры обечайки козырька на величину, необходимую для свободного перемещения обечайки 8 козырька 7 внутри обечайки 10 образца 4.

Устройство работает следующим образом.

Под образцом 4 на грузовую платформу 2 весов 3 устанавливается емкость 1 с исследуемой жидкостью, например водой, и с помощью ползункового устройства 5 образец 4 опускается и фиксируется в положении, при котором нижняя поверхность образца заглубляется в жидкость на 2 мм.

По мере впитывания воды образцом материала масса ее в емкости уменьшается и платформа 2 весов 3 перемещается вертикально вверх в прежнее положение, т.е. положение нижней поверхности образца 4 относительно зеркала жидкости остается постоянным, что обеспечивается заданным соотношением между площадью поверхности воды и ходом платформы весов ° л

Отсчет убыли массы влаги во времени позволяет определить кинетику впитывания влаги образцом.

Формула изобретения

5 .,87304

Добавление необходимого количества влаги в процессе проведения опыта осуществляется с помощью трубки через зазор между образцом и емкостью 1.

При этом фиксируется вес добавленной воды, а уровень ее зеркала остается неизменным за счет обратного хода платформы 2 весов 3 вниз.

С целью .сведения к минимуму влияния сил поверхностного натяжения в 1р зоне контакта исследуемого образца 4 материала с жидкостью, в предлагаемом приборе предусмотрено погружение по-. верхности образца в жидкость на величину удвоенной высоты мениска жидкости, что практически не превышает

1-2 мм, постоянный уровень жидкости относительно нижней поверхности образца исключает влияние этих сил.

Обеспечение постоянного уровня жидкости относительно нижней поверхности образца в процессе исследований. позволяет не учитывать влияние гидростатической силы на показание весов, возникающей от погружения образца в жид- >5 кость вследствие измерения относительной величины массы впитываемой жидкости, В процессе проведения опытов по мере впитывания образцом жидкости из ем-, „ кости, пространство над поверхностью жидкости увеличивается, что обеспечивает подсос воздуха в емкость через зазор межцу обечайками 10 и 8 и исключает потерю влаги в окружающую среду.

Применение весов с самопишущим уст- ройством позволяет автоматически фик6: 6 сировать массу жидкости, впитываемую материалом во времени.

Предлагаемый прибор позволяет с высокой точностью. определить массу жидкости, впитываемую материалом,как в стационарном, так и в нестационарном режимах и проводить исследования как с неагрессивными, так и с агрессивны- ми жидкостями.

Устройство для определения массообменных характеристик пористых материалов, содержащее весы, на грузовой платформе которых размещена емкость с жидкостью и устройство для фиксации образца.над чашей, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности определения, коэффициент жесткости весов и площадь зеркала жидкости связаны соотношением

К

6=-у —, Я. где S — площадь зркала жидкости, см

К вЂ” коэффициент жесткости весов, г/см;

Я вЂ” плотность жидкости, г/см

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

М 222722, кл. G 01 М 15/08, 1967.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Н 290204, кл. G Ol N 15/08, 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 375527, кл. 6 01 N 15/08, 1969 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 9018/65

Тираж 910 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4