Способ и прибор для оценки физико-химических свойств жидкостей

Способ и прибор для оценки физико-химических свойств жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 42f, 13„

СССР № 69192

ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г Н Худяков

Способ и прибор для оценки физико-химических свойств жидкостей

Заявлено 2э марта 194б года в Министерство нефтяной промышленности южных и западных районов СССР за ¹ 9 (344713) Оп>олиновано 31 августа 1947 года

Пои оценке физико-химических свойств жидкостей в научно-исследовательских и заводских лабораториях обычно применяют различные методы, которые позволяют относительно быстро и просто определять различные характеристики, как-то: плотность, вязкость, температуру кипения, молекулярный вес, теплотворную способность, поверхностное натяжение, разгонку по фракциям и т. п.

Несмотря на большую практическую ценность указанных характеристик, они все же могут только приближенно оценивать физико-vHмические свойства жидкостей, в особенности неоднородных. Поэтому представляют интерес исследования жидкостей, характеристики которых позволили бы быстро и более точно определять без химического анализа физико-химические свойства разных жидкостей.

Предлагается способ оценки физико-химических свойств жидкостей, в частности оценки их горючих свойств, согласно которому свойства жидкости o11ðåäåëÿ1oò по скорости

21 Свод в. S. испарения исследуемой жидкости со свободной поверхности за счет тепла реакции печи-излучателя с постоянной температурой поверхности излучения.

Для осуществления указанного способа согласно изобретению предлагается прибор, выполненный в виде сосуда для исследуемой жидкости, соединенного с мерной бюреткой, установленной над этим сосудом печиизлучателя.

На фиг. 1 изображена схема прибора для осуществления способа, на фиг. 2 — общая схема установки прибора, на фиг. 3 — печь-излучатель и на фиг. 4 — схема другой конструктивной формы выполнения прибора.

Известно, что для испарения жидкости тепло от печи-излучателя передается к поверхности жидкости только радиацией, так как непрерывный поток образующихся паров с поверхности жидкости мешает передаче тепла посредством теплопроводности. Скорость теплового потока, передаваемого теплопроводностью через слой пара во много раз меньше

321 № 69192 скорости пара, поднимающегося с поверхности жидкости навстречу тепловому мотору. Резкое уменьшение удельного веса пара при подъеме его поверхности жидкости в сторону печиизлучателя не дает возможности передачи тепла конвекцией.

При проведении опытов по испарению различных жидкостей было также замечено, что при одной и той же высоте от поверхности жидкости поверхности излучения и одной и той же температуре последней, количество тепла, воспринятое одной и той же свободной поверхностью разными жидкостями, было различно.

Этим было доказано, что разные жидкости имеют различные о численным значениям коэфициенты теплового излучения.

Кроме того, все тепло, воспринятое поверхностью жидкости путем радиации от печи-излучателя, при установившемся режиме, полностью расходуется на испытание жидкости по уравнению

Q =L (r+ C,ð(t — t,)) кал)лРчпс, где Q — количество тепла, воспринятое поверхностью жидкости в кал/м ч<-.с;

L — весовая скорость испарения жидкости в м7 «ас;

r — скрытая теплота испарения жидкости в кал!кг;

С, — средняя теплоемкость жидкости в кал/кг;

t„поверхности при испарении в С;

1 — температура жидкости перед опытом в С.

Весовая скорость испарения (L) определяется из уравнения

L=y, „,, кг!м час, где у — удельный вес жидкости в кг)м, v — линейная скорость испарения жидкости в мм час, которая по экспериментальным данным определяется по уравнению

v = — мм(час

2 где z — время в часах, 322

Л вЂ” толщина испарившегося слоя жидкости в мм.

Из вышеизложенного видно, что скорость испарения жидкости со свободной поверхности за счет тепла печи-излучателя, установленной над жидкостью, зависит от скрытой теплоты парообразования, теплоемкости, коэфициента теплового излучения и от температуры начального подогрева жидкости.

Таким образом, по величине скорости испарения жидкости со свободной поверхности можно оценивать качество различных жидких топлив для двигателя внутреннего сгорания, для различных промышленных топок и т. п., так как эта величина правильно отражает картину поведения жидкого топлива при горении, Прибор для оценки физико-химических свойств жидкости состоит из печи А (фиг, 1) с излучающей пластиной 7, коэфициент излучения которой известен, и из кварцевого сосуда В, в который наливается исследуемая жидкость 4, верхняя кромка которого отшлифована. В верхней части сосуда В имеется рубашка 3, из которой выкачен воздух и сделано посеребрение, как у сосуда Дюара.

Поэтому потери тепла в окружающую среду практически можно считать равными нулю, причем, благодаря этому устройству температура поверхности жидкости во всех точках плоскости (как в центре, так и у кромки сосуда} одинакова.

Для определения скорости испарения с единицы свободной поверхности за счет тепла, воспринятого от излучателя путем радиации, кварцевый сосуд, установленный с печью А на штативе 5 (фиг. 2), соединяется резиновым шлангом с мерной бюреткой С, благодаря которой уровень жидкости в сосуде В во все время опыта всегда поддерживается на уровне краев сосуда, По градуированной шкале на бюретке и секундомеру определяется объем испаряющейся жидкости за определенный промежуток времени. По этим экспериментальным данным строится график зависимости испаре№ 69192 ния жидкости от толщины слоя во времени и для установившегося участка определяется линейная скорость испарения, как тангенс угла наклона прямой, а затем, путем пересчета находится весовая скорость испарения. Температура поверхности излучающей пластинки измеряется термопарой 2, а температура поверхности жидкости определяется (периодически) термоп арой 2 . Для большей точности измерения температуры термопары 2 и 2 имеют холодные спаи, помещенные в сосуд Дюара 8. Каждая термопара имеет свой гальванометр D.

Для того, чтобы конвективные потоки воздуха не влияли бы на испарение жидкости, борт сосуда В окружен коническим кольцом 7. Расстояние между поверхностью жидкости и излучающей пластинкой регулируется гайкой б. Печь А может отводиться от сосуда 5 в сторону, благодаря применению вращающейся консоли 9 штатива, Количество тепла, подводимое к поверхности излучающей пластинки, регулируется реостатом, Важной деталью прибора является печь-излучатель, которая должна обеспечить равномерный подвод тепла к излучающей пластинке с тем, чтосы обеспечить постоянную температуру по всей ее поверхности.

К стержню 10 (фиг. 3) из красной меди с уширенным коническим концом приваривается из красной же меди диск, к которому затем прикрепляется излучающая пластинка 1 с термопарой 2. Для того, чтобы красная медь не окислялась, ее поверхность облужена серебряным припоем. Стержень 70 обмазывается тонким слоем каолина, затем на него наматывается нихромовая проволока

17 и все это опять обмазывается толстым слоем каолина 12. Стержень в таком виде устанавливается в кольцо 13 из талькохлорида, на который снаружи надевается железный чехол 14, а потом пространство между стержнем и железным чехлом изолируется асбестом 15. Концы нихромовых проводов присоединяются к клеммам 1б. Вся печь, как г1:" вьцце указывалось, прикрепляется стержнем 17 к консоли штатива.

Ввиду того, что в приборе о фиг. 1 — 2 пары жидкости улетучиваются в окружающую атмосферу, что является большим недостатком, предлагается более совершенный прибор, изображенный на фиг. 4, в котором непрерывно образующиеся пары испаряющейся жидкости поступают в холодильник через трубку 18 специального кожуха 19, окружающего зазор между бортом сосуда для жидкости и нижней поверхностью печи-излучателя, где конденсируются. .Получающаяся при этом жидкость стекает в мерную колбу.

В этом приборе скорость испарения жидкости контролируется двумя независимыми способами — по расходу жидкости в бюретке С и по количеству сконденсированных паров в мерной колбе.

Печь А с излучающей пластинкой 7 крепится в специальном кольце К из талькохлорида. Уплотнение в кольце осуществляется асбестовым шну.ром с последующей промазкой глиной с жидким стеклом.

Кольцо К крепится к наружной рубашке кварцевого сосуда В замазкой. Остальные части кварцевого сосуда остаются без изменения.

Перед проведением измерения включается печь-излучатель, отведенная на консоли в сторону от кварцевого сосуда. Это делается для того, чтобы не происходило напрасного испарения жидкости. В сосуд В и мерную бюретку наливается испытуемая жидкость до верхней кромки сосуда и нулевой отметки мерной бюретки. Когда печь-излучатель нагревается до необходимой температуры. ее устанавливают над поверхностью жидкости, включают секундомер и через определенные промежутки делают отметки времени и количества испарившейся жидкости.

В первый момент скорость испарения жидкости все время увеличивается, а затем, когда наступит стационарный режим теплообмена между излучающей пластинкОЙ и зеркалом жидкости, она становится постоянной.

Згз № 69192

Фиг. 1

При проведении измерений неооходимо соблюдать равномерный приток тепла сверху от печи-излучателя на свободную поверхность испаряющейся жидкости и устранить движения воздуха вблизи испаряющейся жидкости.

Предмет изобретения

1. Способ оценки физико-химических свойств жидкостей, в частности оценки их горючих свойств, о т л ич а ю шийся тем, что свойства;кидкости определяют по скорости испарения исследуемой жидкости со свободной поверхности за счет тепла радиации печи-излучателя с постоянной температурой поверхности излучения.

2. Приоор для осуществления способа по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен в виде сосуда для исследуемой жидкости, соединенного мерной бюреткой и установ ленной над этим сосудом печи-излучателя.

3. Форма выполнения прибора по и. 2, отличающаяся тем, что борт сосуда для исследуемой жидкости окружен коническим кольцом, предназначенным для устранения влияния потоков воздуха на испарение исследуемой жидкости.

4. Форма выполнения прибора по пп. 1 — 2, отличающа "ñÿ тем, что печь-излучатель монтирована на поворотной КОНсО. I!4 /JIB B03MO>KHOCTH отвода ее в сторону от сосуда с исследуемой жидкостью.

5. Форма выполнения прибора по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что зазор между бортом сосуда для жидкости и нижней поверхностью печи излучателя окружен кожухом, соединенным своей полостью с холодильником для охлаждения паров исследуемой жидкости,