Устройство для определения коэффициента диффузии паров жидкости в газе Советский патент 1990 года по МПК G01N13/00 

Изобретение относился к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для определения коэффициента диффузии пиров жидкости в газах, и может быть использовано при определении термодинамических свойств газов при различных температурах и давлениях в различных областях науки и техники.

Целью изобретения является снижение расхода жидкости и газа.

На чертеже изображено устройство для определения коэффициента диффузии паров жидкости в газе.

Устройство содержит кольцо-термоэлемент 1, эталон 2, фотоаппарат 3 с удлиненными кольцами 4, барометр 5, измерительный прибор 6, термостат 7 и стеклянную оболочку 8 с крышкой 9

из мелкоструктурной сетки. Кольцо- термоэлемент 1 предназначено для образования капли шарообразной формы и измерения температуры жидкости и воздуха. Эталон 2 служит для определения радиуса капли по фотоснимкам, сделанным с помощью фотоаппарата 3. Удлиненные кольца 4 необходимы для фотосъемки с малого расстояния. Барометр 5 предназначен для измерения давления воздуха. Прибор 6 служит для измерения ЭДС термоэлемента, а термостат 7 - для поддержания вторых концов при неизменной температуре 0°С. Стеклянная оболочка 8 и крышка 9 предотвращают возникновение потоков воздуха.

сд

00

ю

о J

со

Элемент для размещения жидкого образца изготавливают следующим об- раэом.

Первоначально производят дуговую сварку проволок по торцу в спирте. Образующийся шарообразный наплыв обрабатывают механически до диаметра проволок. По цилиндрическому шаблону в области стыка проволок выгибают кольцо средним диаметром 0,12-0,15 см Затем кольцо отгибают так, чтобы его плоскость была перпендикулярна концам проволоки. Для измерений концы помещают в изолятор с отверстиями, а расстояние между проволоками вблизи кольца устанавливают равным 0,01- 0,015 см.

Элемент для размещения жидкого образца устанавливают внутри камеры для газа таким образом, чтобы расстояние от проволочного кольца-термоэлемента до стенок камеры для газа удовлетворяло соотношению

1 гк(10оМ3 ,- Гн

где 1 - расстояние от проволочного

кольца-термоэлемента до стенок камеры для газа, см; гк - радиус проволочного копьцатермоэлемента, см; о - ппотность жидкости, г/см3; - плотность насыщенных паров

жидкости, г/см3. В боковых стенках камеры для газа выполнены оптические окна для освещения капли жидкости на проволочном кольце-термоэпементе и измерения ее радиуса с помощью измерителя радиуса капли жидкости, расположенного вне камеры для газа и оптически сопряженного с элементом для размещения жидкого образца. Через верхнюю стенку камеры для газа пропущена дозирующая узкокапиллярная пипетка для формирования капли жидкости на проволочном кольце.

Устройство работает следующим образом.

Камеру для газа в виде куба с длиной ребра 35 см заполняют газом. С помощью дозирующей узкокапиллярной пипетки формируют каплю жидкости шарообразной формы на проволочном кольце-термоэлементе диаметром 0,15 см. После достижения стационарного значения температуры капли жидкости с

Гн

помощью оптической системы измеряют зависимость радиуса г капли жидкости от времени. Строят зависимость величины (г/г0)2 от времени, где г0 - радиус капли жидкости в начальный момент времени, см. Определяют тангенс угла наклона прямолинейного участка этой зависимости. Коэффициент диффузии

паров жидкости в газе рассчитывают с помощью выражения

D ft Ј«Ld tR «

2fH(tp tg°

5

0

5

где D- коэффициент диффузии паров жидкости в газе, см2/с; р (t,) - плотность жидкости, г/см3;

J 6 -TV

о (t) - плотность насыщенного паГн/ч

ра жидкости, г/см3;

t.Ј - температура жидкости,

град; rfl - радиус капли жидкости в

начальньй момент времени, см;

tg / - тангенс угла наклона. При исследовании диффузии в газе, в котором начальная концентрация паров жидкости не равна нулю, например, 0 при исследовании диффузии паров воды во влажном воздухе, коэффициент диффузии рассчитывают по формуле

5 - )J ts

где f - относительная влажность

воздуха; 0 Рч) плотность насыщенных паиJ ц в

ров, г/см3;

tj - температура воздуха, град.

5 Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента диффузии паров жидкости в газе, содержащее камеру для газа, Q снабженную элементом для размещения жидкого образца и измерителем температуры, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода жидкости и газа, элемент для размещения жидкого образца конструктивно совмещен с измерителем температуры и выполнен в виде проволочного кольца-термоэлемента, радиус которого обеспечивает удержание жидкого обраэца в виде шарообразной капли, элемент для размещения жидкого образца расположен внутри камеры для газа, выполненной герметично таким образом, чтобы расстояние от проволочного кольца-термоэлемента до стенок камеры для газа удовлетворяло соотношению

1 , где 1 - расстояние от проволочного

кольца-термоэлемента до стенок камеры для газа, см;

r« радиус проволочного кольца- термоэлемента, см;

II

- плотность жидкости, г/см3 ;

i

- плотность насыщенных паров жидкости, г/см3,

при этом в стенках камеры для газа выполнены оптические окна, а элемент для размещения жидкого образца оптически сопряжен с измерителем радиуса капли жидкости

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для определения коэффициентов диффузии паров жидкости в газах, и может быть использовано в научно-исследовательской практике при определении термодинамических свойств газов при различных температурах и давлениях. Целью изобретения является снижение необходимых количеств газа и жидкости. Цель достигается за счет выполнения элемента для размещения жидкого образца в виде проволочного кольца из материала, стачиваемого жидкостью и расположенного в центре герметичной камеры для газа на заданном расстоянии от стенок камеры. Устройство снабжено оптической системой для измерения радиуса капли жидкости на проволочном кольце. 1 ил.