Способ определения вязкости газов

Способ определения вязкости газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ГАЗОВ, заключающийся в том, что капилляр заполняют исследуемым газом и о вязкости судят по его перемещению в капилляре, отличающийся тем, что, с целью расширения температурных пределов измерений и обеспечения безопасности в процессе проведения измерений за счет исключения необходимости использования ртути, перпендикулярно к оси капилляра накладывают тепловой поток, возрастающий по величине во времени, измеряют его величину и разность температур в газе перпендикулярно к оси капилляра в момент возникновения конвекции исследуемого газа , а о вязкости судят по данной разности температур и величине теплового потока. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

y(5D G 01 N 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3454788/18-25 (22) 24.06.82. (46) 23.02.84. Бюл. № 7 (72) О. Б. Цветков, Ю. А. Лаптев, Г. Н. Данилова и А. С. Пивинский (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (53) 532.137 (088.8) (56) 1. Голубев И. Ф. Вязкость газов и газовых смесей. Физматгиз, 1959, с. 376.

2. Макарушкин В. И., Улыбин С. А. Экспериментальное исследование вязкости двуокиси углерода в жидкой фазе при температурах ниже 300 С и давлениях до 550 бар. — «Свойства веществ, циклы и процессы». Труды МЭИ. М., 1975, вып. 234, с. 83-89 (прототип) „„SU„„1075119 A (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ГАЗОВ, заключаюшийся в том, что капилляр заполняют исследуемым газом и о вязкости судят по его перемещению в капилляре, отличающийся тем, что, с целью расширения температурных пределов измерений и обеспечения безопасности в процессе проведения измерений за счет исключения необходимости использования ртути, перпендикулярно к оси капилляра накладывают тепловой поток, возрастающий по величине во времени, измеряют его величину и разность температур в газе перпендикулярно к оси капилляра в момент возникновения конвекции исследуемого газа, а о вязкости судят по данной разности температур и величине теплового потока. с

<О

10751!9

Gr

Рг

Изобретение относится к измерениям теплофизических свойств газообразных веществ и может быть использовано для научных лабораторных исследований свойств газов и газовых смесей в широком диапазоне температур и давлений, а также для анализа качества сырья, готовой продукции и отходов на химико-тех юлогических предприяти ях.

Известен способ определения вязкости газов, согласно которому исследуемый газ протекает через капилляр. и для создания разности давлений на его концах используется ртутный насос, Капилляр заполняется исследуемым газом в горизонтальном положении. Далее капилляр и трубку со ртутью быстро переводят в вертикальное положение, при этом ртуть в трубке опускается под действием собственной массы, заставляя газ течь через капилляр. Для определения вязкости нужно знать размеры капилляра и объем газа, протекающего через него за единицу времени (1), Однако использование в вискозимстрах ртути ограничивает температурные пределы измерения вязкости, так как при высоких температурах начинает сильно расти и становится значительной по абсолютной величине упругость паров ртути, что оказывает заметное влияние на точность измерений, а при температуре — 38, 83 С ртуть замерзает, и измерения вязкости при более низких температурах становится невозможными.

Использование ртути усложняет конструктивную реализацию способа измерения, требует дополнительных мер безопасности при проведении опытов, а при повышенных температурах создает опасность заражения окружающей среды парами ртути.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, заключающийся в том, что капилляр заполняк>т исследуемым газом и о вязкости судят по его перемещению. Перемещение газа осуществляют с помощью трубки, заполненной и соединенной с капилляром (2).

Использование ртути также существенно ограничивает температурные пределы измерения и приводит к заражению окружающей среды парами ртути.

Целью изобретения является расширение температурных пределов измерений и обеспечение безопасности в процессе проведения измерений за счет исключения необходимости использования ртути.

Цель достигается тем, что согласно способу опредения вязкости газов, заключающемуся в заполнении капилляра исследуемым газом и определении вязкости по его перемещению в капилляре, перпендикулярно к оси капилляра накладывают тепловой поток, возрастающий по величине во времени, измеряют его величину и разность температур в газе перпендикулярно к оси ка5

55 пилляра в момент возникновения конвекции исследуемого газа, а о вязкости судят по данной разности температур и величине теплового потока.

На чертеже изображена схема установки, осуществляюгцей предлагаемый способ.

Установка содержит капилляр 1, помещенную внутрь нее металлическую проволоку 2 с потенциальными отводами 3, наружный термометр 4 сопротивления, источник 5 питания и магазин 6 сопротивления.

Металлическая проволока является одновременно нагревателем и термометром сопротивления. Для опредения температуры наружной стенки капилляра служит платиновый наружный термометр 4 сопротивления, навитый на капилляр снаружи и имеюгций свою измерительную схему (не показано) Исследуемый газ находится в капил. ляре между его стенкой и проволокой. Тепловой поток проходит от проволоки радиально через вещество. Капилляр помещается в автоклав, в который подается исследуемое вещество и который в свою очередь размещается в термостате с заданной температурой опыта.

В процессе проведения эксперимента измеряются ток в цепи проволоки (1), падение напряжения на измерительном участке AB проволоки 1)), температура проволоки Т, = f(R = †), где R — сспротивлеI ние проволоки, температура наружной стенKH капилляра Т .

Коэффициент теплопроводнос.-и исследуемого газа вычисляется по формуле г

Д W l (/с((1)

Zfi La,T где W = I U — выделяемая проволокой мощность теплового потока;

a„ — внутренний диаметр капилляра;

4 -диаметр проволоки; — длина измерительного участка АВ;

Т=Т,-Т, †разнос температур в слое газа.

Далее с помощью магазина сопротивления изменяется ток в цепи проволоки, а значит, и мощность теплового пстока, выделяемого ею. Снова вычисляется коэффициент теплопроводности по формуле (1). При некотором значении мощности теплового потока коэффициент теплопроводности начинает возрастать, так как в слое газа начинается конвекция. Измеряемая при этом разность температур (лТ) связана с коэффициентом кинематической вязкости через число Релея

Какр — — Gr Pr = — —.-- —,.а (2) ) .Ур л Т V где R p — число Релея в начальной стадии возникновения конвекции; — число Грасгофа; — число Прандтля;

1075119 (5) Составитель В. Филатова

Техред И. Верее Корректор В. Ьутяга

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ 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

Редактор Н. Лазаренко

3aказ 23 I/35 4 4 — толщина слоя исследуемого газа;

/Ь вЂ” коэффициент объемного расширения;

У вЂ” коэффициент кинематической вязкости; а — коэффициент температуропровод5 ности;

Ф вЂ” ускорение сободного падения.

При этом а =Д, (3), где с и р соответственно теплоемкость и плотность газа. 1Î

Вычисляя коэффициент температуропроводности а для момента возникновения конвенции, используя формулу (1) для вычисления коэффициента теплопроводности

/т, находим коэффициент кинематической вязкости У

Число Ка„р — безразмерная величина, значение которой для данного устройства постоянно и может быть определено в предварительных опытах с хорошо изученными газами, например, воздухом или аргоном.

При расчетах коэффициента вязкости должна быть учтена поправка на перепад температур в стенке капилляра.

Для определения коэффициента кинематической вязкости воздуха, например при 293К и толщине исследуемого слоя с/ = 7 мм, тепловой поток W = 0,1 Вт, а разность температур в слое составит 32К.

Подставляя эти величины и константы (К кр — — 1000) в приведенную формулу. получаем

Техническим преимуществом изобретения по сравнению с известным устройством является расширение температурного интервала измерений коэффициентов вязкости газов, что позволяет получить на одной установке гораздо больше достоверной экспериментальной информации о свойствах газов. Кроме того, отказ от применения ртути устраняет возможность заражения окружающей среды ее парами, которые оказывают вредное влияние на здоровье человека.