Способ измерения кинетических параметров пиролиза твердых веществ Советский патент 1988 года по МПК G01N25/02 

1

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано в пиролитической газовой хроматографии и масс- спект рометрии для определения кинетичес ких параметров пиролиза твердых ве ществ.

Целью изобретения является повышение воспроизводимости результатов из мерений.

Способ реализуют в следующей последовательности операций:

взвешивают исследуемый образец с целью определения его массы га, кг;

экспериментально определяют тепло ту разложения и температуру разложения исследуемого вещества Q, кДж/кг Т К

А 1, л 9

измеряют величину тока, соответ- ствующего электрической прочности

нагревателя I (А), и его массу m ,

нц

Krj

наносят исследуемый образец на поверхность ре.зистивного нагревателя;

пропускают через нагреватель суперпозицию двух токов I + 1, первый из которых устанавливают из уравнения теплового баланса, а величину второго находят по результатам сов- ме;стнь х измерений по формуле

т . 41

-2 -ч. МЛо

где I г. - величина второго тока. А;

k - ,2 кг/кдЖ - коэффици-

ент пропорциональности; I , - электрическая прочность нагревателя, А; . Мд- масса образца, кг| Q - теглота разложения исследуе

мого вещества,, кДж/кг; Т - температура пиролиза. К;

М, - масса нагревателя, кг;

н

Т температура разложения исследуемого вещества. К,

При зтом измерение температуры об разца производят непрерывно во время всего цикла измерения.и отключают второй ток при достижении температуры пиролиза.

При k, меньшем 0,7 кг/кДж, время выхода- на температуру пиролиза относительно велико, что снижает воспроизводимость результатов измерений. При k большем 1,2 кг/кДж возрастает вероятность перегревов образца, что также снижает воспроизводимость из- мерений кинетических параметров пиролиза.

- JQ

5

20

25

30

,

- Q

3831802

Пример. Проводят измерение кинетических параметров пиролиза поливинилового спирта при 673 К () Регистрацию продуктов осуществляют с помощью времяпролетного масс-спектрометра. Ячейка пиролиза, содержащая нагреватель, соединяется через вакуумный натекатель с масс-спектрометром и имеет вакуумные тоководы для питания нагревателя и для термопары. Нагреватель выполнен в виде двух танталовых лент длиной 30, шириной 4 и толпщной 0,02 мм, наложенных друг на друга, между которыми помещают навеску исследуемого вещества массой 520 мкг и рядом с ним спай термопары. Электрическая прочность лент определена экспериментально и составляет 2,1 А, масса лент 0,797 г. Используют термопару хромель-алюмель, изготовленную из проволоки диаметром 30 мкм и прокатанную до толщины спая 7 мкм. Сигнал термопары подается на блок отключения второго тока, а также через усилитель выводится на многолучевой илейфовый осциллограф, таким образом, регистрируют температурный режим пиролиза. Блок питания нагревателя содержит два источника постоянного тока. Величину второго тока рассчи1ъшают по приведенной формуле. Температуру разложения Т,,, вещества образца и теплоту разложения Q предварительно измеряют с помощью дериватографа. Эти величины составляют 503 К и 3655 кДж/кг соответственно. При k 1 кг/кДж величина второго тока составляет 9 А.

Кинетику разложения определяют по пику с массой 15, который соответствует метильному радикалу. Масс-спектрометр настраивают на этот пик и регистрируют изменение интенсивности во времени с временем сканирования 10 йс. Изменение интенсивности пика во времени, как и профиль температуры, выводят на светолучевой осциллограф. Из полученной осциллограммы определяют время выделения продукта, которое составляет 0,42 с.

Для определения воспроизводимости эксперимент проводят 5 раз при фиксированных параметрах пиролиза (такие величины, как М, Мц и IH , претерпевают статистические отклонения, так как

измеряются передка;1(д,ым опытом). Критерием воспроизводимости служит дис-

45

Персия времени выделенил д котс)рач определяется как

,V f - - -

N - J ---г Ч ) чис,по опытов;

время выделения в i-м опыте; среднее время выделения.

в;1трпя, массу нагревателя, теплоту и температуру разложения исследуемо-- го вещества и по результатам измерений находят величину второго тока 1) из соотношения

п

IP

1-1 н м.т„

Изобретение относится к способам теплофизических измерений и может быть использовано в пиролитичес- кой газовой хроматографии и массспектрометрии для определения кинетических параметров пиролиза твердых веществ. Целью изобретения является повышение воспроизводимости результатов измерений. Это достигается адаптацией режима нагрева относительно нормируемых параметров образца и нагревателя. На поверхность нагревателя наносят образец фиксированной массы и пропускают через него суперпозицию двух токов (Т). Один из Т устанавливают из условия теплового баланса. Второй Т адаптируют, предварительно определив величину Т соответствующего электрической прочности нагревателя, массу нагревателя, теплоту и температуру разложения исследуемого вео ества. В процессе цикла измерения непрерывно регистрируют пературу образца и при достижении им температуры пиролиза отключают второй Т. с (Л

Формула изобретения

Способ измерения кинетических параметров пиролиза твердых веществ, заключающийся в том, что определяют массу исследуемого образца, наносят его на поверхность резистивного нагревателя и пропускают через нагреватель суперпозидизо двух токов, причем величину первого тока устанавливают из условия теплового баланса, о т - личающийся тем, что, с де лью повышения воспроизводимости ре- зультатов измерений, предварительно измеряют величину тока, соответствую щего злектрической прочности нагре-

где k -- коэффициент пропордиональ ности, равный 0,7 О, 12 кг/к.Дж;

1 - электрическая прочность на н

гревателя. А;

М., Масса образца, кг;

Q - теплота разложения исследуо

мого вещества, кДж/кг; Tf, температура пиролиза. К; М -- масса нагревателя кг; Т температура разложения исследуемого веп(ества. К, выставляют значение второго тока, равное найденной величине, непрерыв но регистрируют температуру образца и при достижении ею значения температуры пиролиза отключают второй токс