Способ определения вязкости газов

"-с ЯЗ- ом,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (53) 532.137 (088.8)(56) 1. Голубев И. Ф. Вязкость газов и газовых смесей. Физматгиз, 1959, с. 376.2. Макарушкин В. И., Улыбин С. А. Экспериментальное исследование вязкости двуокиси углерода в жидкой фазе при температурах ниже 300 С и давлениях до 550 бар. - Свойства вешеств, циклы и процессы. Труды МЭИ. М., 1975, вып. 234, с. 83-89 (прототип)(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ В КОСТИ ГАЗОВ, заключаюшийся в т что капилляр заполняют исследуемым газом и о вязкости судят по его перемешению в капилляре, отличающийся тем, что, с целью расширения температурных пределов измерений и обеспечения безопасности в процессе проведения измерений за счет исключения необходимости использования ртути, перпендикулярно к оси капилляра накладывают тепловой поток, возрастающий по величине во времени, измеряют его величину и разность температур в газе перпендикулярно к оси капилляра в момент возникновения конвекции исследуемого газа, а о вязкости судят по данной разности температур и величине теплового потока.бг г Изобретение относится к измерениям теплофизических свойств газообразных веществ и может быть использовано для научных лабораторных исследований свойств газов и газовых смесей в широком диапазоне температур и давлений, а также для анализа качества сырья, готовой продукции и отходов на химико-тех юлогических предприятиях.Известен способ определения вязкости газов, согласно которому исследуемый газ протекает через капилляр. и для создания разности давлений на его концах используется ртутный насос, Капилляр заполняется исследуемым газом в горизонтальном положении. Далее капилляр и трубку со ртутью быстро переводят в вертикальное положение, при этом ртуть в трубке опускается под действием собственной массы, заставляя газ течь через капилляр. Для определения вязкости нужно знать размеры капилляра и объем газа, протекающего через него за единицу времени 1,Однако использование в вискозимстрах ртути ограничивает температурные пределы измерения вязкости, так как при высоких температурах начинает сильно расти и становится значительной по абсолютной величине упругость паров ртути, что оказывает заметное влияние на точность измерений, а при температуре - 38, 83" С ртуть замерзает, и измерения вязкости при более низких температурах становится невозможными,Использование ртути усложняет конструктивную реализацию способа измерения, требует дополнительных мер безопасности при проведении опытов, а при повышенных температурах создает опасность заражения окружающей среды парами ртути.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, заключающийся в том, что капилляр заполнякт исследуемым газом и о вязкости судят по его перемещению. Перемещение газа осуществляют с помощью трубки, заполненной и соединенной с капилляром 2.Использование ртути также существенно ограничивает температурные пределы измерения и приводит к заражению окружающей среды парами ртути.Целью изобретения является расширение температурных пределов измерений и обеспечение безопасности в процессе проведения измерений за счет исключения необходимости использования ртути.Цель достигается тем, что согласно способу опредения вязкости газов, заключающемуся в заполнении капилляра исследуемым газом и определении вязкости по его перемешению в капилляре, перпендикулярно к оси капилляра накладывают тепловой поток, возрастающий по величине во времени, измеряют его величину и разность температур в газе перпендикулярно к оси ка 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пилляра в момент возникновения конвекции исследуемого газа, а о вязкости судят по данной разности температур и величине теплового потока.На чертеже изображена схема установки, осуществляющей предлагаемый способ.Установка содержит капилляр 1, помещенную внутрь нее металлическую проволоку 2 с потенциальными отводами 3, наружный термометр 4 сопротивления, источник 5 питания и магазин 6 сопротивления.Металлическая проволока является одновременно нагревателем и термометром сопротивления. Для опредения температуры наружной стенки капилляра служит платиновый наружный термометр 4 сопротивления, навитый на капилляр снаружи и имеюгций свою измерительную схему (не показано) Исследуемый газ находится в капил ляре между его стенкой и проволокой. Тепловой поток проходит от проволоки радиально через вещество. Капилляр помещается в автоклав, в который подается исследуемое вешество и который в свою очередь размещается в термостате с заданной температурой опыта.В процессе проведения эксперимента измеряются ток в цепи проволоки (1), падение напряжения на измерительном участке АВ проволоки 1, температура проволоки Т, = К = в ), где К - сспротивле 1ние проволоки, температура наружной стенки капилляра Т .Коэффициент теплопроводнос.-и исследуемого газа вычисляется по формулегФ 1 и. ( /4, (1)Ы ЬлТ где Ю = 111 - выделяемая проволокой мошность теплового потока;д, - внутренний диаметр капилляра;Й, - диаметр проволоки;- длина измерительного участка АВ;Т=Т,-Т, в разнос температур в слоегаза.Далее с помощью магазина сопротивления изменяется ток в цепи проволоки, а значит, и мощность теплового пстока, выделяемого ею. Снова вычисляется коэффициент теплопроводности по формуле (1). При некотором значении мощности теплового потока коэффициент теплопроводности начинает возрастать, так как в слое газа начинается конвекция. Измеряемая при этом разность температур (лТ) связана с коэффициентом кинематичес кой вязкости через число РелеяКакр =гРг = л а(2) )3 рьТ угде К- число Релея в начальной стадиивозникновения конвекции;- число Грасгофа;- число Прандтля;(5) Составитель В. ФилатоваТехред И. Верес Корректор В. ЬутягаТираж 823 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Н. ЛазаренкоЗаказ 23 /354;Ж - толщина слоя исследуемого газа;2/Ь - коэффициент объемного расширения;У - коэффициент ки нем атическойвязкости;а - коэффициент температуропровод 5ности;Ф - ускорение сободного падения.При этом а =Д, (3),где с и р соответственно теплоемкость и плотность газа 1 ОВычисляя коэффициент температуропроводности а для момента возникновения конвенции, используя формулу (1) для вычисления коэффициента теплопроводности Л, находим коэффициент кинематической вязкости У15 Число Каир - безразмерная величина, значение которой для данного устройства постоянно и может быть определено в предварительных опытах с хорошо изученными газами, например, воздухом или аргоном. При расчетах коэффициента вязкости должна быть учтена поправка на перепад температур в стенке капилляра.Для определения коэффициента кинематической вязкости воздуха, например при 293 К и толщине исследуемого слоя с/= 7 мм, тепловой поток % = 0,1 Вт, а разность температур в слое составит 32 К. Подставляя эти величины и константы (Ка р = 1000) в приведенную формулу, по- лучаем Техническим преимуществом изобретения по сравнению с известным устройством является расширение температурного интервала измерений коэффициентов вязкости газов, что позволяет получить на одной установке гораздо больше достоверной экспериментальной информации о свойствах газов. Кроме того, отказ от применения ртути устраняет возможность заражения окружающей среды ее парами, которые оказывают вредное влияние на здоровье человека.