Способ определения теплоты парообразования жидкостей Советский патент 1986 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к тепло- физическим измерениям и может быть использовано для определения теплоты парообразования жидкостей.

Целью изобретения является повышение точности определения и расширение класса исследуемых жидкостей,

На фиг, 1 представлена схема устройства для осугдествления спосо- ба; на фиг. 2 - образец осциллограммы изменения температуры поверхности для однокомпонентной жидкости на на фиг. 3 - схема обработки осциллограммы для определения теплоты пароообразования,

Устройство содержит бомбу 1 высокого давления, устройство 2 для подачи жидкости (в данном случае .насос - форсунка АР 20 АЧ со спиленным носком)о кольцо 3, поверхностную термопару 4, пластину 5, нагреватель 6, регулятор 7 напряжеьшя, потенциометр 8, уси.питель 9 и регистрирующий прибор 10,

Подача исследуемой жидкости осуществляется вручную, нанатием рычага на толкатель устройства 2 для подачи жидкости (насос форсунки), Пластина 5.нагревается нагревателем 6. Мощность нагревателя регулируется регулятором 7 напряжения, подсоединенным к элек трической сети , На пластине 5 сверху закреплено кольцо 3, выполненное из материала пластины, ограничивающее участок на пластине 5. В центре этого участка установлена поверхностная термопара 4, которая соединена с потенциометром 8 и усилителем 9, Усилитель 9 соединен с регистрирующим прибором 10, в котором регистрируется измерение во времени мгновенной температуры поверхности.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед проведением опыта, регулируя мощность нагревателя 6 регулятором 7 напряжения, прогревают пластину 5 и участок, ограниченный контуром 3, до температуры 1 (выше предлагаемой температуры кипения исследуемой жидкости на 15 - 20°С), ЭДС термопары 4, соответствующая температуре Т фиксируется потенциометром 8, После прогрева пластины 5 на поверхностьJ ограниченную кольцом 3, устройством 2 для подачи жидкости подается масса М исследуемой

5

0

5

0

5

0

жидкости одной каплей. Сигнал термопары, соответствующий - текущей температуре Т поверхности, ограниченной кольцом 3, через усилитель 9 записывается регистрирующим прибором 10, Из осциллограммы определяют время испарения жидкости t. Для типичных осциллограмм характерно следующее поведение кривой изменения температур - резкий спад температу- ры в начальный момент времени, т.е. в момент падания капли на нагретую поверхность, затем наблюдается тен- :Денция к выравниванию температуры. За отрезок времени t капля прогре-, вается от температуры-окружающей среды Тдд до температуры кипения жидкости Т ,

Так как однокомпонентная жидкость имеет постоянную температуру кипения, то и на осциллограмме участок О - 6 , соответствующий времени кипения жидкости t, горизонтален. Для многокомпонентной жидкости температура кипения непрерывно повышается за счет испарения легких фракций (участок а -6 ).

За начало испарения принимается: |для однокомпонентной жидкости - начало горизонтального участка, для многокомпонентной -- точка излома кривой Т (t)„ Точка излома соответствует окончанию времени прогрева t и началу испарения. Конец испаре- ния определяется по точке резкого подъема температурной кривой в обоих случаях испарения.

В процессе испарения жидкости с (Поверхности температура кипения Tg на участке Q - 6 (фиг. 3) будет ниTwCt)

же начальной температуры Т на величину T,j, а сам интервал времени t - время испарения, соответствующий этому участку, будет отвечать времени испарения массы М ис- следуемой жидкости.

Для однокомпонентных жидкостей, таких как вода, ацетон и т.п., участок Q-6 практически горизонтален. Для сложных смесей участок а-8 имеет другую конфигурацию. Один из случаев изображен пунктиром на фиг. 3. В последнем случае разность темпера

тур дТд является

ной величиной и вычисляется в

ветстВИИ с формулой

р U

среднеинтегральСООТ-1

uTj - UTg(t)dt.

о

(1)

Величина мгновенного теплового потока находится из выражения

.-,. Л,

ЗлТс

).

где /I - коэффициент теплопроводности пластины; h - толщина пластины;

Т -я- - безразмерное время; п

а - коэффициент температуропроводности пластин. Интегрируя величину теплового потока от начала до конца процесса испарения, находят суммарное количество теплоты Q, подведенное к жидкости на ее испарение,

(3)

ptu

Q j q(t)dt.

Теплоту парообразования жидкости г определяют по формуле

...ЦА «)

где f - площадь испарения.

При внутреннем диаметре кольца 3, равном D, f определяется из выражения

.1

(5)

fo -Г V

где h ,- высота слоя жидкости на мерном участке,

,

« Р 4TTD P

ijtc

V И Р. - объем и плотность жидкости;

р - коэффициент, учитывающий изменение площади контакта испаряющейся массы за время всего процесса испарения .

В рассматриваемом процессе меняется не только высота пленки на поверхности испарения, но и сама ппо- щадь испаряющейся жидкости. Экспериментально установлена зависимость коэффициента от молекулярной массы исследуемой жидкости /и и разности температур Т и Тд,

,

1278696

Ь -0.5 (6)

где (W молекулярный вес.

Таким образом, зная величину лТ , полученную экспериментально, вычисляют количество тепла, подведенного к жидкости на ее испарение по формулам (2) и (3), Зная массу исследуемой жидкости, ее молекулярный вес jg и диаметр мерного участка, находят остальные величины, определяемые уравнениями (5) и (6), Величина теплоты парообразования исследуемой жидкости определяется из выражения

15 ()Формула изобретения

Способ определения теплоты парообразования жидкостей, включающий по- 20 дачу исследуемой жидкости на нагретую металлическую поверхность, измерение суммарного времени нагрева и испарения, измерение изменения температуры поверхности во времени 25 и определение количества теплоты,

подводимой к жидкости, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности определения и расги- рения класса исследуемых жидкостей, 30 исследуемую жидкость подают одной каплей на.участок металлической поверхности, ограниченный металлическим кольцом, а температуру поверхности измеряют в середине этой поверхности, определяют время испаре- ния жидкости, определяют коэффициент изменения площади испаряющейся жидкости по формуле: /3 1-0, , а теплоту парообразования по формуле:

,

35

40

где Q теплота, необходимая на испарение массы исследуемой жидкости с единицы поверхности;

fg - площадь испарения; М - масса жидкости; - - молекулярный вес; ДТ. - среднее изменение температуа

ры поверхности.

Фиг. 7

Гз

АДАДАДДОД/

Изобретение относится к тепло- физическим измерениям и может быть использовано для определения теплоты парообразования жидкостей. Цель изобретения - повьшение точности и расширение класса исследуемых жидкостей. Исследуемую жидкость подают одной каплей на участок нагретой металлической поверхности, ограниченный металлическим кольцом, и измеряют температуру поверхности под исследуемой жидкостью. По изменению температуры поверхности во времени определяют время нагрева и испарения жидкости. Измерения проводят в бомбе высокого давления. Коэффициент изменения площади испаряющейся жидкости определяют по формуле В 1- -0,45- - Т, д 1 „ лекулярный вес; дТ. - среднее изменение температуры поверхности. Теплоту парообразования определяют из выражения ,/М где Q - теплота, необходимая на испарение массы исследуемой жидкости с единицы поверхности; |3 - коэффициент изменения площади испаряющейся жидкости; f - площадь испарения, М - масса жидкости. 3 ил. i (Л ю 00 а С0. а

а

Редактор А, Шандор

Фик. 3

i

Составитель В, Михалкин

Техред и.Попович Корректор Л. Пилипенко

Заказ 6826/40 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР f по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская Лаб., д, 4/5

Произнодственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, А

TS

В