Устройство для определения тепломассообменных характеристик газовых смесей

Устройство для определения тепломассообменных характеристик газовых смесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, используемой в теплофизике и молекулярной физике,и предназначено для определения теплофизических характеристик газовых смесей (фактора термодиффузии, коэффициента диффузии, теплоты смешения газов). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет одновременного определения фактора термодиффузии, коэффициента диффузии и теплоты смешения газов. Устройство содержит газосмесительную систему, помещенный в термостат катарометр, выполненный .в виде блока из двух сообщающихся камер (измерительной и сравнительной), соединенных с измерительным блоком. Устройство содержит также термостатируемьй сосуд, соединительную трубку , дополнительньш термостатируемый сосуд, управляемые клапаны, блок управления и вент1-ши. Сравнительная камера катарометра соединена с помощью управляемого клапана с измерительной камерой и с помощью вентиля с газосмесительной системой. Термостатируемый сосуд расположен над измерительной камерой катарометра и соединен с ней с помощью соединительной трубки. Дополнительный те.рмоста . тируемый сосуд соединен через вентиль с газосмесительной системой и с помощью управляемого клапана с термостатируемым сосудом. Так как в камеры поступает газовая смесь с уже установленной температурой, а заполнение этих сосудов происходит одновременно , то влияние на процесс термодиффузии температурных изменений газовой смеси исключается, что дает , возможность зарегистрировать с помощью измерительной системы катарометра чистое время релаксации, необходимое для определения коэффициента диффузии , и изменение концентрации газовой смеси, необходимое для определе ,ния фактора термодиффузии и теплоты I смешения, 1 ил. 1 л 00 о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) g G 01 N 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ 13 „

EKE J", ."

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4102307/31-25 (22) 11. 06.86 (46) 15. 02 ° 88. Бюл. ¹ 6 (71) Институт прикладной физики

AH БССР (72) А.Г.Шашков, А.Ф.Золотухина и В.А.Курбатов (53) 536.7 (088.8) (56) Суетин П.Е. и др. Взаимная диффузия газов в системах. — ЖТФ, 1970, т. 40, № 8, с. 1735-1742 °

Грю К.Г. и др. Термическая диффузия в газах. M., 1956, с. 15. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, используемой в теплофизике и молекулярной физике,и предназначено для определения теплофизических характеристик газовых смесей (фактора термодиффузии коэффициента диффузии, теплоты смешения газов). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет одновременного определения фактора термодиффузии, коэффициента диффузии и теплоты смешения газов. Устройство содержит газосмесительную систему, помещенный в термостат катарометр, выполненный .в виде блока из двух сообщающихся

„„ЯО„„13741О8 А 1 камер (измерительной и сравнительной), соединенных с измерительным блоком.

Устройство содержит также термостатируемый сосуд, соединительную трубку, дополнительный термостатируемый сосуд, управляемые клапаны, блок управления и вентили. Сравнительная камера катарометра соединена с помощью управляемого клапана с измерительной камерой и с помощью вентиля с газосмесительной системой. Термостатируемый сосуд расположен над измерительной камерой катарометра и соединен с ней с помощью соединительной трубки. Дополнительный термостатируемый сосуд соединен через вентиль с газосмесительной системой и с помощью управляемого клапана с термостатируемым сосудом. Так как в камеры поступает газовая смесь с уже установленной температурой, а заполнение этих сосудов происходит одновременно, то влияние на процесс термодиффузии температурных изменений газовой смеси исключается, что дает возможность зарегистрировать с помощью измерительной системы катаромет- 4 ра чистое время релаксации, необходимое для определения коэффициента диф- („,) фузии, и изменение концентрации газо- Я© вой смеси, необходимое для определения фактора термодиффузии и теплоты смешения. 1 ил.

1374108

Изобретение относится к измерительной технике, используемой в теплофизике и молекулярной физике, и может быть использовано для определе- 5 ния тепломассообменных характеристик газовых смесей (фактора термодиффузии. коэффициента диффузии и теплоты смешения газов).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения одновременного б определения фактора термодиффузии, коэффициента диффузии газовой смеси и теплоты смешения газов. 15

На чертеже показана схема устройства для определения тепломассообменных характеристик газовых смесей.

Устройство содержит газосмесительную систему 1, помещенный в термостат катарометр 2, выполненный в виде блока из двух сообщающихся камер 3 (измерительная) и 4 (сравнительная), соединенных с измерительным блоком 5, термостатируемый сосуд 25

6, соединительную трубку 7, дополнительный термостатируемый сосуд 8, управляемые клапаны 9 и 10, блок 11 управления и вентили 12 и 13.

Сравнительная камера 4 катаромет- 30 ра соединена с помощью управляемого клапана 9 с измерительной камерой 3 и с помощью вентиля 12 с газосмесительной системой 1. Термостатируемый сосуд 6 расположен над измерительной камерой 3 катарометра 2 и соединен с ней с помощью соединительной трубки 7. Дополнительный термостатируемый сосуд 8 соединен через вентиль

13 с газосмесительной системой 1 и с 40 помощью управляемого клапана 10 с термостатируемым сосудом 6.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в газосмеси45 тельной системе установлен вакуум, в катарометре 2 — температура Тг (обычно комнатная), а в термостатируемых сосудах 6 и 8 — температура

Т„ (например, T„ = 50-500 К). В дополнительном термостатируемом сосуде 50

8 температура может быть несколько выше, т.е. Т, + d . Величина d выбирается равной падению температуры смеси газа при переходе его из сосу-, да 8 в сосуд 6 за счет дроссельэффекта (например, при запуске аргона из сосуда V„ находящегося при

Т = 100 К и Р = 1 МПа, в сосуд V2 при Т = 100 К, Р = 0,1 МПа папенйе температуры газа в сосуде V за счет дроссель-эффекта составляет около

2 К). В результате иэ времени релаксации исключается время подогрева газа в сосуде 6. Все вентили и клапаны закрыты. Из газосмесительной системы через вентили 12 и 13 подают газовую смесь в сосуды 4 и 8 до определенного давления, причем в сосуд 4 — до давления 2 Р, где Р— давление, при котором должен осуществляться эксперимент, например

0,1 МПа. После прогревания газовой смеси с помощью блока 11 управления открывают одновременно клапаны 9 и

10, заполняют сосуды 3 и 6 до давления Р, а также включают измерительный блок катарометра 2, предназначенный для регистрации изменения концентрации и времени релаксации.

В соединительной трубке 7 под влиянием градиента температуры вт =

= Т вЂ” Т начинается процесс термо1 2 диффузии. Так как в сосуды 3 и 6 IIQступает газовая смесь с уже установленной температурой, а заполнение этих сосудов происходит почти мгновенно, то влияние на процесс термодиффузии температурных изменений газовой смеси исключается. В результате этого с помощью измерительной системы катарометра регистрируют изменение концентрации газовой смеси Лх и чистое время релаксации, фактор термодиффузии определяют по формуле т 1 1Кг 1п где 1 „ — концентрация компонент газовой смеси, а коэффициент диффузии — по соотношению

L V V2 Тг Т„

1I1

12 л + V лт Т

° 1 2 где Ь, Ь вЂ” длина и поперечное сечение соединительной трубки 7;

V„, V2 — объемы сосудов 6 и 3 (обычно V „/Ч, = 50-80) >

Т,, Т 2 — температуры сосудов 6 и 3; вт =т„-т

Для определения фактора термодиффуэии и коэффициента диффузии при различных давлениях сосуды 3 и 6 заполняют из сосудов 4 и 8 дополни1374108 тельной порцией газовой смеси. Так как дополнительная порция газа имеет уже установленную температуру, то время, необходимое для нагревания

5 из эксперимента исключается, а подготовка измерений при давления Р,, P, P и т.д. сдвоится лишь к запуску дополнительных порций газовой смеси. При этом, зная фактор термодиф- 1п фузии при давлении Р„ и Р, с помощью измерительного блока определяют теплоту смешения газов по формуле ,Н = RT >g(. — т ) — .«а« -Р,, где, d — фактор термодиффу- 15 зии при давлении P

1 и Р (Р 7 Р„) соответственно, R — универсальная газовая постоянная; 20

Т вЂ” средняя температура опыта.

Таким образом, изобретение позволяет определять в одном эксперименте одновременно несколько характеристик 25 (фактор термодиффузии газовой смеси, коэффициент диффузии газовой смеси и теплоту смешения газов), следовательно, сократить время проведения эксперимента при различных давлениях и повысить точность определения указанных характеристик за счет исключения трудно учитываемых погрешностей, вызываемых тепловыми и вакуумными явлениями при запуске холодной газовой смеси в нагретый сосуд.

Формула изобретения

Устройство для определения тепломассообменных характеристик газовых смесей, содержащее газосмесительную систему, катарометр, соединенный с газосмесительной системой и содержащий сообщающиеся между собой измерительную и сравнительную камеры,соединенные с измерителем концентрации, термостатируемый сосуд, расположенный по одной оси с измерительной камерой катарометра, сообщающийся с ней с помощью соединительной трубки и соединенный с газосмесительной системой, вентили, установленные на входе термостатируемого сосуда, на входе катарометра, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных. возможностей устройства за счет одновременного определения фактора термодиффузии, коэффициента диффузии газовой смеси и теплоты смешения газов, оно дополнительно содержит второй термостатируемый сосуд, управляемые клапаны, блок управления их включением, причем термостатируемыи сосуд соединен с газосмесительной системой через второй термостатируемый сосуд, управляемые клапаны установлены между камерами катарометра и термостатируемыми сосудами и соединены с блоком управления, который,в свою очередь, соединен с ,измерителем концентрации.

1374108

Составитель В.Филатова

Техред И.Верес Корректор Л.Пилипенко

Редактор А.Лежнина

Заказ 567/39 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4