Устройство для исследования фазовых переходов газа и жидкости Советский патент 1976 года по МПК G01N25/08 

шей степени неравновесную в исходном состоянии с окружающей ее средой, а также более точно задавать начальные параметры капли (например, температуру и состав) и тем самым позволяет осуществлять исследование фазовых переходов газа и жидкости в более широком диапазоне начальных параметров и с большей точностью.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

В термобарокамере 1, снабженной термостатирующими экранами 2 и 3, например с жидким азотом, расположена термопара 4 с термоспаем 5, размещенная внутри находящихся на одной горизонтальной 0:си двух неподвижных 6 и 7 и одной подвижной 8 трубок. На подвижной трубке, снабженной внутренним буртиком 9, размещен формирователь капли, состоящий в нростейщем случае из резервуара 10 с исследуемой жидкостью и электроклапана 11. Формирователь капли и подвижная трубка 8 жестко соединены между собой рамкой 12 и могут перемещаться вдоль оси трубок с помощью быстродействующего электромагнитного привода 13. Неподвижные трубки 6 и 7 частично заполнены газонепроницаемым тепло- и электроизоляционным материалом и снабжены уплотнительными буртиками 14 и 15 с эластичными, например выполненными из вакуумной резины, уплотняющнми прокладками 16 и 17. Для создания необходимого уплотняющего усилия на прокладках подвижная трубка 8 соединена со скользящей втулкой 18 привода через пружину 19. Положение неподвижной трубки 7 может регулироваться незначительным перемещением ее вдоль оси с целью достижения лучщего уплотнепия торца и буртика 9 трубки 8 одновременно с буртиками 15 и 14 неподвижных трубок. Механизм, с помощью которого осуществляется такая регулировка, прост и на чертеже не показан. Между наружной поверхностью примыкающего к уплотнительному буртику 14 участка 20 неподвижной направляющей трубки 7 и внутренним уплотнительным буртиком 9 подвижной трубки 8, а также между внутренней поверхностью этой подвижной трубки и уплотнительным буртиком 14 зазоры. Уплотнительный буртик 15 на неподвижной трубке 6 расположен на некотором расстоянии от ее среза, обращенного к термоспаю. Неподвижная трубка 6 снабжена отводом 21 для соединения полости трубок с устройством регулирования и измерения давления и состава среды, входящем в экспериментальную установку. На отводе 21 в месте его соединения с трубкой б установлен запорный орган, например клапан, внутренний объем которого не меняется при переходе из положения «Открыто в положение «Закрыто.

С целью достижения возможности визуального наблюдения капли в процессе ее формирования подвижная трубка 8 вся или на участке, на котором установлен формирователь

капли, выполнена из прозрачного материала. Этот же участок трубки (от ее уплотнительного буртика до среза) снабжен электрическим нагревателем (не показан), выполненным в виде провода, нам1отанного с некоторьгм щагом на наружную поверхность трубки, или в виде прозрачного слоя электропроводного вещества, нанесенного на поверхность трубки и соединенного с источником электрического тока.

В отдельных случаях, например при необходимости исследовать поведение капли в среде с весьма низкой температурой, должны быть снабжены .нагревателями формирователь капли и отвод 21.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении, как это показано на чертеже, подвижная трубка 8 находится в положении, при котором ее уплотнительный буртик 9 и торец цлотно прилегают к уплотнительным буртикам 15 и 14 неподвижных трубок и отделяют тем самым полость трубки 8 от остального объема термобарокамеры. Среда в термобарокамере приводится в заданное состояние.

Через отвод 21 при открытом кране 22 с помощью устройства регулирования и измерения давления и состава среды, входящего в экспериментальную установку, в полость трубки 8 вводится необходимая среда, например пар жидкости, нз которой должна состоять исследуемая капля.

Включается нагреватель, и в полости трубки 8 устанавливается необходимая начальная темнература, а затем с помощью формирователя капли на термоснай 5 помещается исследуемая капля 23. Через короткое время капля входит в температурное равновесие с окружающей ее средой в полости трубки и может существовать в таком виде длительное время. Введение капли в перегретое состояние осуществляется одновременным закрыванием крана 22 и перемещением подвижной трубки 8 с помощью быстродействующего привода 13 вдоль ее оси (вправо по схеме на чертеже), при этом капля сразу оказывается в неравновесной по отношению к ней среде, которая была заранее подготовлена в объеме термобарокамеры. Строго говоря, давление и состав среды в термобарокамере при этом изменяется по сравнению с исходным за счет распределения в ее объеме той среды, которая до перемещения трубки 8 находила1сь в ее полости, однако это изменение незначительно, так как термобарокамера имеет много больщий объем, чем объем полости внутри трубки, причем, если это необходимо, такое изменение параметров может быть рассчитано и компенсировано изменением начальных параметров, например еньшением давления в тер-мобарока.мере.

В начальный момент перемещения подвижной трубки давление в ее полости начинает падать более или менее равномерно по обе стороны от расположенной на тер.моспае кап