Устройство для определения температуры кипения жидкостей Советский патент 1984 года по МПК G01N25/08 

00 СП

о оо Изобретение относится к области исследования физико-химических свойств жидкостей, а именно темпера тур кипения, и может быть использовано .для определения сорта нефтепродуктов. Известно устройство для измерения температуры кипения жидкостей, основанное на заполнении измерительной ячейки исследуемой жидкостью, нагревании ее до температуры кипения и измерении температуры при образовании некоторого количества конденсата. Устройство состоит из куба, канала для подачи паро-жидкостной смеси, камеры, в которой из меряется температура кипения, датчика температуры переточной трубки .и холодильника 13. Основным недостатком устройства является невозможность точного определения температур начала кипения (перегонки) смесей жидкостей, так как при образовании конденсата происходит потеря смесью легких фра ций, в результате чего измеренная температура кипения смеси не соответствует ее первоначальному состав Наиболее близким техническим решением к изобретению является устро ство для определения температуры кипения жидких смесей, основанное на заполнении ячейки и нагревании е до.температуры кипения, вкотором для измерения температуры начала кипения,соответствующей.первоначаль ному составу смеси, производят двукратное заполнение и нагревание измерительной ячейки. Устройство сост ит из измерительной ячейки с нагревателем, в выходном канале которой размещен датчик температуры, соединенный с мостовой схемой. Ячейку за полняют исследуемой жидкостью и нагревают до температуры начала кипения. После установления динамического равновесия закрывают кран на переточной трубке и прекращают нагрев. Конденсат, находившийся на стенках холодильника, скапливается в переточной трубке над краном,Жидкость в ячейке, обедненная легкими компонентами, заменяется на новую. Ячейка вновь нагревается. Образование конденсата на стенках холодильника происходит теперь за счет легких фракций, оставшихся после первого заполнения, и, таким образом, состав вновь залитой жидкости остается практически первоначальным 2, Недостатком известного устройств ва является сложность измерения и длительность проведения процесса измерения (порядка 1-1,5ч) вследст вие того, что необходимо дважды устанавливать динамическое равновесие между жидкостью и паром, и сменять исследуемый образец. Целью изобретения является сокращение времени эксперимента. Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения температуры кипения жидкостей, состоящее из измерительной ячейки с нагревателем, в выходном канале которой размещен датчик температуры, соединенный с мостовой схемой, введены датчик начальной температуры измерительной ячейки, хронометр, компараторы, электронный ключ хронометра, электронный ключ нагревателя, ячейка памяти электронного ключа хронометра и ячейка памяти электронного ключа нагревателя, причем датчик начальной температуры измерительной ячейки через последовательно соединенные мостовую схему, компаратор, электронный ключ хронометра соединен с хронометром, а датчик температуры, расположенный в выходном канале, через, последовательно соединенные мостовую схему и компаратор соединен с ячейкой электронного ключа хронометра, электронным ключом хронометра и хронометром, а также с ячейкой памяти электронного ключа нагревателя, управляющим реле, исполнительным реле и нагревателем. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для определения температуры кипения жидкостейf на фиг. 2 - тарировочный график,т.е, зависимость температуры начала кипения от времени нагрева. Основными частями устройства являются измерительная ячейка, электР онный хронометр и электрическая схема для автоматического включения хронометра и выключения хронометра и нагревателя измерительной ячейки. Измерительная ячейка представляет собой массивный медный корпус,теплоемкость которого на два порядка больше теплоемкости помещаемого в ячейку образца жидкости, что позволяет сделать теплоемкость всей ячейки во время опытов постоянной. Корпус.выполнен из двух частей - внутренней 1 и наружной 2 оболочек, между которыми расположен нагреватель 3. Нагреватель выполнен из манганиновой проволоки, что позволяет избежать изменения сопротивления нагревателя во время опытов и обеспечить постоянство выделяемой им мощности. Питание нагревателя осуществляется стабилизированным напряжением 220 В. Герметичное уплотнение между частями корпуса и нагревателем достигается с помощью прокладок 4 и 5 и винтов 6. В корпусе имеется сверление, в котором располагается датчик начальной температуры измерительной ячейки - термосопротивление 7. В рабочем объеме корпуса расположена кипелка 8(представляющая собой втулку с шероховатой поверхностью, предотвращая перегрев жидкости. В верхней части корпуса измерительной ячейки имеется выходной канал 9 для пара. Внутри канала расположено термосопротивление 10. На наружную поверхность ячейки надевается металлический стакан 11,

Электрическая схема устройства включает мостовые схемы 12 и 13, компараторы 14 и 15, электронный ключ хронометра 16, электронный ключ 17 нагревателя, ячейку памяти электронного ключа 18.хронометра, ячейку памяти электронного ключа 19 нагревателя, управляющее 20 и исполнительное 21 реле и кнопку 22 управления ячейками памяти электронных ключей хронометра и нагревателя, причем датч;ик начальной температуры измерительной ячейки 7 через последовательно соединенные мостовую схему 12, компаратор 14, электронный ключ хронометра 16 соединен с хронометром 23, Датчик 10 температуры, расположенный в выходном канале, через последовательно соединенные мостовую схему 13, компаратор 15 соединен с ячейкой памяти электронного ключа 18 хронометра, электронным ключом хронометра 16 и хронометром 23, а также с ячейкой памяти электронного ключа 19 нагревателя, управляющим 20 и исполнительным 21 реле и нагревателем 3, а кнопка 22 управления ячейками памяти электронных ключей хронометра и нагревателя соединена с Ячейками памяти электронных ключей 18 и 19 хронометра и нагревателя.

Устройство работает следующим образом.

В стакан 11 измерительной ячейки заливается 1,5 см испытуемого нефтепродукта, далее стакан одевается на корпус измерительной ячейки. Включается нагреватель и начинается нагрев ячейки вместе с испытуемой жидкостью, при этом изменяется сопротивлеН}1е терморезистора, включенного в мост, который сбалансирован таким образом, что привозрастании температуры ячейки до 40°С и выше за счет разбаланса моста компаратор перекидывается, т.е. изменяется полярность сигнала на выходе, и он выдает на выходе сигнал положительной полярности, который попадает на вход электронного ключа хронометра (микросхема ЛА553). Одновременно на ключ подается потенциал от ячейки памяти электронного ключа хронометра (триггера ТК552 ). При совпадении сигналов от компаратора и ячейки памяти на выходе электронного ключа хронометра появляется сигнал, который запускает электронный хронометр. Такиг-; образом, при достижении ячейкой 40°С начинается отсчет времени.

Ячейка с исследуемой жидкостью продолжает греться до тех пор,пока 5 ее температура не достигЕ5ет температуры, при которой давление насыщенных паров жидкости равно атмосферному , Эта температура является температурой кипения жидкости или нача0 ла кипения для смеси жидкостей. При достижении температуры кипения начинается /тарообразование во всем объеме исследуемой жидкости, и образующиеся пары жидкости поступают в

5 выходной канал 9, где расположен малоинерционный,т.е. обладающий малой теплоемкостью, датчик температуры (термосопротивление типа МЛТ. При конденсации на холодной поверх-

Q ности термосопротивления насыщенных паров жидкости его температура резко возрастает за счет выделяющейся при конденсации теплоты парообразования. При возрастании температуры

С изменяется и сопротивление датчика, .что приводит к разбалансу моста 13, компаратор 15 перекидывается, и на его выходе появляется сигнал, переводящий ячейку памяти электронного ключа 19 нагревателя в новое состояние, при этом на одном из входов электронного ключа нагревателя изменяется напряжение, что приводит к изменению сигнала на его выходе и отключение хронометра. Ячейка па5 мяти электронного ключа нагревателя возвращается в исходное состояние при нажатии на кнопку управления ячейками памяти.

Одновременно с изменением состоя0 ния ячейки памяти электронного ключа 18 хронометра изменяется состояние ячейки памяти электронного ключа нагревателя, при этом ключ 11 выдает сигнал, замыкающий цепь управ5 ляющего реле 20, которое с помощью исполнительного реле 21 выключает нагреватель. При нажатии на кнопку Сброс ячейка памяти электронного ключа возвращается в исходное состояQ ние, кроме того, сбрасываются

показания хронометра, и прибор готов к проведению следующего опыта.

Таким образом, в результате проведения опыта на табло электронного

5 хронометра высвечивается время нагрева исследуемой жидкости от начальной температуры 40°С до температуры начала кипения, так как фиксация начала кипения происходит в момент

0 поступления пара в выходной сигнал измерительной ячейки,, состав исследуемой жидкой смеси практически не изменяется. Следовательно, устройство позволяет измерять не только

5 температуру кипения индивидуальных

жидкостей, но и температуру начала кипения жидких смесей.

Время проведения одного испытания составляет 2-4 мин, двух последовательных испытаний 8-12 мин.

Обычно проводят два последовательных измерения. Если результаты этих измерений несколько отличаются, то берется среднее арифметическое. По полученному времени нагрева измерительной ячейки до температуры начала кипения, пользуясь тарировочной зависимостью, находят температуру кипения или начала кипения исследуемой жидкости при данном атмосферном давлении Р.

Предлагаемое устройство является простьом в эксплуатации, требует малого времени.для проведения анализа (2-4 дн.) и малого количества исследуемой жидкости (1,5 мл).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, состоящее из измерительной ячейки с на-. гревателем, в выходном канале которой размещен датчик температуры, соединенный с мостовой схемой, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени определения, в него дополнительно введены датчик начальной температуры измерите/ньной ячейки, хронометр, компараторы /электронный ключ хронометра, электронный ключ нагревателя, ячейка памяти электронного ключа хронометра и ячейка памяти электронного ключа нагревателя, причем датчик начальной температуры измерительной ячейки через последовательно соединенные мостовую схему, компаратор, электронный ключ хронометра соединен с хронометром, а датчик температуры, расположенный в выходном канале, через последовательно соединенные мостовую схему и компаратор соединен с ячейкой па- ю мяти электронного ключа хронометра, сл электронным ключом хронометра и хронометром, а также с ячейкой памяти электронного ключа нагревателя, управляющим реле, исполнительным реле и нагревателем.

tt

т т т т

80 60

.

w iQ

ад 60 во т т т т г.сек

Фиг.г