Способ определения коэффициентов теплообмена в проницаемых средах

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для измерения распределения коэффициентов теплообмена в проницаемых средах, например в зернистом слое, н продольном и поперечном направлениях.Известен способ определения коэффициентов теплообмена н слое шаров по уносу нафталина из сегментов, вмонтированных н исследуемый шар 13. 10Недостатками известного способа являются низкая точность определения, длительность операций и их трудоем" кость.Наиболее близким к предлагаемому (5 по технической сущности является способ определения коэффициентов теплообмена, заключающийся в том, что ннодят в поток вещество, сорбирующееся на поверхности материала проницаемой среды, и вычисляют коэффициенты теплообмена по распределению сорбирующегося вещества 23.Недостатками известного способа являются трудоемкость операций, свя занная с нанесением сорбирующегося вещества материала на поверхность, и невысокая точность.Целью изобретения является повышение точности и экспрессности определения коэфФициентов теплообмена,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в тОм, что вводят н поток вещество, сорбирующееся на поверхности материала проницаемой среды, и вычисляют 35 коэффициенты теплообмена по распределению сорбирующегося вещества, в качестве материала проницаемой среды используют катионообменные смолы, через которые прокачинают н течение 40 100-500 ОС водный раствор карбоната натрия с концентрацией 0,5-1, 0 г/л, после чего зерна смолы обрабатывают соляной кислотой, определяют массу натрия н растворе. соляной кисло ты атомно-адсорбционным методом, измеряют диаметры зерен, а коэффициенты теплообмена определяют по формулееы= -- 1Г ВС 50 где и - масса натрия, сорбирующегосяна зерне споверхностью 5 завремя прокачки Т;А - коэффициент теплопронодностираствора карбоната натрия;Э - коэффициент диффузии натрияв водном растворе;С - концентрация карбоната натриян растворе.Использование катиоыообменныхсмол позволяет обеспечить сорбциюиона натрия со скоростью, зависящейот интенсивности массообмена ядра потока с поверхностью зерна. При этом для небольших концентраций (С 10;, ) сорбирующего иона н растворе сорбция осуществляется только на поверхности зерна ввиду небольших количеств сор" бируемого на каждое зерно иона. Уравнение массового баланса имеет вид(1) где и - масса натрия, сорбирующвгосяна зерне с поверхностью эза время прокачки С)С -, концентрация натрия на поверхности зерна,Определяя из (1) величину /5, коэффициент теплопроводности распределяется из уравненияЕсли С сС, то (2) преобразуется к видую, 3.С 5 Ъ .(3)Условие ССсС выполняется при временах прокачки раствора концентраций 10менее 500 с. При этом концентрация натрия в солянокислом растворе оказывается на уронне 10 10 г/л - на пределе чунствительнос ти определения натрия атомно-адсорбционным методом. При временах прокачки менее 100 с чувствительность метода не обеспечивает надежное определение содержания натрия в солянокислом растворе. Вследствие этого выбираетсянижний предел концентрации карбоната натрия н исходном растворе.После определения коэффициентов теплообмена для водного раствора карбоната натрия расчет коэффициентов теплообмена для любой другой Фазы проводится с использованием методов теории подобия.П р и м е р. В колонке диаметром 8 мм размещают зерна смолы КБдиаметром 1 мм. Высота засыпки 10 мм. Через колонку прокачивают водный раствор карбоната натрия при концентрации раствора 0,3-1,5 г/л с линей-ной скоростью раствора 1-60 см/с. При каждой прокачке определяют концентрацию натрия на выходе из колонки, чтобы убедиться н постоянстве концентрации в уравнении (3). После. прокачек засыпку разбирают, фиксируя положение каждого зерна по высоте и радиусу колонки, измеряют его диаметр под микроскопом и помещают каждое зерно в 2-ный раствор соляной кислоты. Концентрацию натрия в растворе определяют атомно-адсорбционным методом, распыляя раствор и Фиксируя поглощение характерных линий спектра натриевой лампы. Время определения 1 мин. В таблице представлены параметры экспериментов по определению коэффициентов:тепло- обмена в пористых засыпках.Как следует из данных таблицы, при концентрациях исходного раствора1037153 Таким образом, предложенный спо" соб определения коэффициентовтепло- обмена в проницаемых средах обладает повышенными зкспрессиостью и точностью определения )о сравнению с известным. Концентрация ф 4.03 Скоростьпотока,см/с Время Содержание про- натрия на качки, с зерне, мг Погрешностьизмерений,% на входе на выходе ш 1 п шах 10 о,г 50О,б О,б 60 100 20 0,9 0,9 250 Составитель А. ПлатоваРедактор С. Патрушева ТехредМ.Костик КорректорА. Ференц Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ б 000/45 Филиал ППП Патентфф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3Ьменее 0,5 г/л и более 1,0 г/л погреюность измерений возрастает. Приуменьшении времени прокачки менее100 с и при увеличении более 500 спогрешность также возрастает. аЯ4 ф 10й310а10 3 ф 103 3 10 9 10