СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВАСМЕСИ Советский патент 1971 года по МПК G01N7/14 

Изобретение предназначено для определения состава паро-воздушиой смеси при малых содержаниях воздуха в ней и низких давлениях.

Такая задача возникает, например, когда изучают тепло- и массообмеи при конденсации так называемого чистого водяного пара, если требуется оценить степень чистоты конденсирующегося пара.

, Известен способ определения состава паровоздунлной смеси, по которому отбирают исследуемую иробу и о.хлаждают ее в замкнутом мерном сосуде с последующим взвешиванием заполненного конденсатом сосуда. В известном способе охлаждение смеси производят до состояния вымораживания водяного пара в замкнутом объеме с поатедующим измерением понижения давления в этом объеме.

При использоваиии известного способа не может быть получена достаточно высокая точность в связи с низким исходным давлением смеси и малым количеством водяного иара в отобранной пробе.

Цель изобретения - ловысить точность анализа ири низких давлениях и малых содержаниях воздуха в смеси.

давления смеси в не.м и месте отбора пробы, а соотиошенпе компонентов с.меси находят как функцию от веса конденсата и давления в месте отбора пробы.

На чертел е схематично показан вариант устройства, реализующего предложенный снособ.

Прибор состоит из мерного стеклянного сосуда / емкостью около 100 мл с двумя трубками 2 1 3 (приемной и выводной). Приемная трубка 2 проходит внутри сосуда /, образуя с его дном небольшой зазор, а выводная трубка 3 впаяна в верхнюю часть сосуда /. Приемная трубка соединена с газоотборной трубкой 4 при помощп отрезка вакуу.мной трубкп 5, а выводная трубка 3 при помощи отрезка вакуумной резиновой трубкн 6 соединена с водоструйным эжектором (на чертеже не показан). На обеих трубках 5 и i5 из вакуумной резины установлены соответственно зажнмы 7 и 8. На газоотборной трубке 4 установлен холодильник 9.

Прибор работает следующим образом. Открывают 7 и 8 и пропускают паровоздущную смесь прп отключенном холодильнике 9 через прибор для удаления остатков воздуха. При этом весь внутренний объем оказывается заполненным пробой паро-воздушной смеси. Затем зажим 8 закрывают и

мерный сосуд 1 начинают охлаждать, для чего погружают его в сосуд 10, нанолнепный охлаждающей смесью толченого Л1з;,а и воды. Пар, занолнЕЮщий :,1ерный сосуд 1, конденсируется, давление в сосуде уменьшается. За счет этого новые норцин наро-воздушной смеси нодсасываются в мерный сосуд /, барботируя через слой конденсата, который скапливается в нижней частн мерного сосуда.

Прнблизитегьно через 5 мин процесс конденсаннн нара заканчивается, и сосуд / оказывается заполненным насыщенной при темнературе конденсата (охлаждающей смеси) наро-воздущной смесью с очень малым нарциальным давлением нара. Давление з мерном сосуде и .месте забора пробы выравнивается. Следует заметить, что холодильник 9 может и ие включаться в работу, так как служит лищь для ускорения процесса.

Количество накоиивщегося конденсата .в сосуде 1 является мерой состава исследуемой наро-воздущной смеси. Зависимость для подсчета состава наро-воздушной смеси по результатам взвещивания может быть получена следующим образом.

После окончания процесса конденсации пара в сосуде его объем заполнен конденсатом и наро-воздущной смесью:

. + v,,.

Искомое относительное содержание воздуха в паре Eg выражается отпошеинем:

„ .., Gi

G, -f G,

где Gb - вес воздуха в наро-воздущной смеси

над уровнем конденсата, кг; GK -вес конденсата, кг; Gn - вес пара в паро-воздущной смеси

над уровнем конденсата, кг. Для вычисления Gb и Gn при низких давлениях можно с бо.льщой степенью точности иснользовать уравнение состояния для идеальных газов.

Объем, занятый воздухом и паром, вычислим, пользуясь nepBbij уравнением:

v,,-v-v,- vВес воздуха з паро-воздущной смеси:

Gb:-l/cM-Tb-l - - ;ТЬVТк у

. /|/ О к Р-Рп

КьТь

где р и РЛ-полное давлениесмеси и парциальное давление пара, кг/.ч .

Къ и Гь - газовая постоянная и абсолютная температура воздуха, кгмкг°К,, °К.

Вес нара в паро-воздущной смеси:

GK

Gn rl/CMTn-fl Рп

тк у

Подставляя значгнл-ie GB и Gn из найденных уравнений, получим:

(у Р-Р Vт к у T,

р

GK

VТк ./ R:,Tn

В этом уравнении ларциальное давление рп принимается но температуре среды в мерном сосуде.

Если мерный сосуд охлаждать примерно до 0°С, то и расчетпое уравнение для определения содержания воздуха в смеси упростится и примет вид:

з„ |V- IK J КъТъОк

П э е д м е т изобретения

Способ определения состава паро-воздушной смеси, но которому отбирают исследуелтую нробу и охлаждают ее в замкнутом мерном сосуде с последующим взвещиванием заполненного конденсатом сосуда, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности анализа при низких давлениях и малых содержаниях воздуха в смеси, сосуд в течение всего периода охлаждения сообщают с местом отбора пробы до момента выравнивания давления смеси .в нем и месте отбора пробы, а соотнощение компонентов смеси находят как функцию от веса конденсата и давления в месте отбора нробы.