Установка для исследования процессов тепломассообмена в дисперсных материалах Советский патент 1989 года по МПК F26B9/06 

12 3

В 0 //

И. шбр{ггет1е относится к ;габоратор- ной технике н служит для исследования процессов тепломассообмена в дисперсных материалах.

На установке могут быть исследованы такие дисперсные материалы: грунты, почвы; различные виды строительных материалов: торф, сапропеля, глинистые минералы, углы и т.п.; продукты химико-технологической переработки: лигнин, целлюлозные материалы, волокнистые полимерные материалы и др., а также продукты сельскохозяйственного производства и их переработки: зерно, мучные продукты, сахар, сухое молоко и т.п. Конструкция установки позволяет исследовать самые разнообразные классы.влажных дисперсных капиллярно-пористых материалов, для которых исследование процессов тепло-массообмена сопряжено с выбором и обоснованием оптимальных условий хранения, сушки, термообработки, кинетики и закономерностей перераспределения влаги, конструкции тепло- массообменных устройств спе11 1ально- го назначения, обеспечивающие высокую производительность при минимальных энергозатратах и требуемом качестве продукции.

Целью изобретения является рас- ;1шрение функциональных возможностей путем регулирования давления газовой фазы в исследуемом материале.

На фиг.1 схематично показана схема установки, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Установка содержит металлическую теплообменную плиту 1, термостатиру- емые емкости 2 и 3, содержащие патрубки 4 входа и патрубки 5 выхода тер- мостатируемой жидкости, влагоизолиро- ванные кассеты 6 (для наглядности на фиг.2 дано изображение одной кассеты) с капиллярным газовым затвором 7, кожух 8 с штуцером 9, сыпучий насадок 10, крышку 11, кювету 12 с водным раствором солей, теплоизоляцию 13.

Установка работает следующим образом.

Исследуемый материал, например торф, помещают во влагоизолирован- ную кассету 6, после чего ее перемещают на металлическую теплообменную плиту 1 в кожухе 8, предварительно влив в капиллярный газовый затвор 7 несколько капель вакуумно-.

0

5

0

5

0

5

0

5

го масла дпя создания газопого затвора в колене затвора 7. Кассету 6 с исследуемым материалом на теп- лообме1гной плите 1 устанавливают по направлению распространения в ней теплового потока. Причем кассету 6 на плите 1 укладывают таким образом, чтобы ее сторона с капиллярным газовым затвором 7 быпа обращена к емкости 2, имеющей высокую температуру термостатирования (40°С). Термостатирование емкостей 2 и 3 осуществляют путем прокачки через них воды из термостатов с разной температурой (Т 40°С для емкости 2, Т 20 С для емкости 3). Термостатирующую среду (воду).из термостатов в емкости 2 и 3 подают через патрубок 4, а выпускают через патрубок 5 выхода, что исключает образование в емкостях 2 и 3 газовых и обеспечивает стабильные условия работы термостати- руемых емкостей 2 и 3.

Затем в кожух В засыпают сухой кварцевый песок (вьтолняющий роль насадка 10) или металлические опилки. Причем сыпучий насадок 10 (кварцевый песок) засыпают таким образом,. чтобы устранялось попадание его в места контакта кассеты 6 с плитой 1 и не нарушалось их теплового контакта. В кювету 12 заливают водный раствор солей (10%-ный раствор КОН), обеспечивающий при 20°С давление паров воды над поверхностью раствора, а значит и в камере 8, материале, находящемся в кассете 6, равное 16,4 мм рт.ст. Кювету 12 с раствором солей устан ливают у емкости 3 (имеющей более низкую температуру термостатирования ), чтобы устранить процесс термопереноса влаги в камере 8, приводящий к осушке раствора. После чего крышку 11 кожуха 8 герметично закрывают. Штуцер 9 посредством вакуумного шланга соединяют с вакуумным насосом и откачивают воздух; из кожуха 8. В кожухе 8 устанавливается давление паров воды, равное 16,4 мм рт.ст. Предельное минимальное давление паров воды в кожухе 8, исследуемом материале (в кассете 6), задает раствор солей в кювете 12, В данном случае раствор КОН обеспечивает давление парога- зовой среды, равное 16,4 мм рт,ст. Причем величина этого давления при

условии герметичности камеры 8 остается постоянной на протяжении всего эксперимента.,.

После вакуумирования, вакуумный насос отключают, а кассеты 6 с исследуемым материалом выдерживают в течение требуемого промежутка времени, например первого часа. По истечении заданного промежутка времени вакуум в кожухе 8 сбрасывают путем впуска в нее воздуха через штуцер 9. Затем открывают крышку 11, извлекают кассеты 6, а находящийся в них материал разделывают по слоям через 0,5-1 см с последующим определением содержания в них влаги методом термостатной сушки.. При длине кассеты (образца исследуемого материала) равной 15 см получают соответственно 30-15 проб. Пе рераспределение влаги в материале рассчитывают по изменению влагосо- держания.слоев материала с последующим расчетом коэффициентов термо- влагообмена.

Аналогично осуществляют проведение зксперимента при избыточном давлении парогазовой среды в камере 8. В данном случае штуцер 9 соединяют с компрессором, а величину необходимого давления контролируют по манометру, установленному в цепи высокого давления компрессора. Все остальные операции работы на ус тановке аналогичны изложенным вьпие.

522007

Таким образом, использование пред-лагаемой установки позволяет распп - рить функм;иональные возможности путем регулирования дггвления газовой фазы в исследуемом материале.

5

Формула изобретения

Установка кпя исследования процессов тепломассообмена в дисперсных материалах, содержащая влагоизолиро- ванные кассеты с исследуемым материалом, установленные на теплообменной плите с размещенными по ее торцам термостатируемыми емкостями, выполненными соответственно с низкой и высокой температурой термостатиро- вания, отличаю-щаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем регулирования давления газовой фазы в иссле- дуемом материале, установка дополнительно содержит теплоизолированный кожух, заполненный сыпучим насадком из материала с высокой теплопроводностью, в котором на противоположных боковых сгенках размещены термоста- тируемые емкости, а на днище - теп- лообменная плита с кассетами, снабженными каждая со стороны термоста- тируемой емкости высокой температуры капиллярным затвором, причем в полости кожуха со стороны термостати- руемой емкости низкой температуры дополнительно установлена кювета с водным раствором солей.

Изобретение относится к лабораторной технике и может быть использовано для исследования процессов тепломассообмена в дисперсных материалах в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем регулирования давления газовой фазы в исследуемом материале. Установка содержит теплоизолированный кожух 8, заполненный сыпучим насадком, в котором на противоположных боковых стенках размещены термостатируемые емкости 2, 3 соответственно с высокой и низкой температурами, и теплообменную плиту 1 с кассетами 6. Исследуемый материал помещают во влагоизолированную кассету 6, затем ее перемещают на металлическую теплообменную плиту 1, предварительно влив вакуумное масло в капиллярный газовый затвор 7. Кассету 6 на теплообменной плите 1 устанавливают по направлению в ней теплового потока. 2 ил.