Устройство для исследования процесса испарения из капиллярно-пористого материала

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п) ИУ 566 Сова Соаетскиа Социалистических Республик(23) Приоритет 51) М. Кл.г 6 01 М 25/56 Государственный комитет Совета Министров СССРпо делам изобретений(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ ИЗ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛавнепи равнением эллиптичесем Лапласа: го тип йчрас 1, = р+ у) ыми условиямиймана): со смешанными гранич евая задача Дирихле-Н1+ тг+)р - пьезометритенциал. скии градиент;еская проводимость; поток, определяющий сть испарения;еплота фазового перещаемая при испарении ческии напор или п 1) в общем случае можетвиде:с 1 г 1) (3) нения влено Решение ура быть предст 5 Из выражения (3)нии процесса испаре того материала нео 30 ние и в широком ди следова о-пор ис измене потока видно,что при ис ния из капилляр ходимо плавное пазоне тепловог Изобретение относится к устроиствам для исследования процессов тепло-массообмена при фазовых превращениях рабочего вещества в капиллярно-пористых материалах,Наиболее близким по конструктивному выполнению является модель Хеле-Шою - устройство, предназначенное для исследования плоского безнапорного движения жидкости в пористой среде, содержащее открытый сверху корпус со стеклянными боковыми стенками, Устройство основано на сходстве дифференциальных уравнений, описывающих насыщенный поток в пористой среде, и уравнений для потока вязкой жидкости между параллельными пластинами с капиллярной щелью между ними. Модель предназначена для исследования характера потенционального потока, обтекающего тела различной формы. Гидравлическая проводимость пористой среды моделируется изменением ширины щели, а процесс испарения - набором калибровочных отверстий, расположенных в нижней части стеклянных пластин,Применение указанной модели для исследования процесса испарения из капиллярно-пористого материала выявило следующие недостатки:1) Впз капи.течение случае изучения процесса испарения члярно-пористого материала плоское испаряемой жидкости описывается тенсивность испарения жи15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 которое практически невозможно обеспечить моделированием процесса дренажа через калиброванные отверстия.2) Моделирование гидравлической проводимости изменением ширины щели не позволяет выявить характер зависимости, описывающей формы частиц, из которых состоит пористая среда, на процесс, так как гидравлическая проводимость описывается зависимостью: К=А а(Р, (4) где а - фактор формы частиц, Г - средний определяющий размер частицы, А - постоянный множитель, зависящий от свойств мате. риала частиц и жидкости, протекающей между ними,3) Модель Хеле-Шою хотя и обеспечивает визуальное исследование процесса плоского течения жидкости в капиллярно-пористом материале, но отмеченные выше недостатки не позволяют применять ее для исследования процесса испарения из различных типов капиллярно-пористого материала в широком диапазоне тепловых потоков и давлений, при которых осуществляется фазовый переход. Цель изобретения - повышение точности исследований испарения из капиллярно-пористого материала.Это достигается тем, что на внешнюю поверхность стенок корпуса устройства нанесен токопроводящий, оптически прозрачный слой, предназначенный для подвода теплового потока, а между стенками помещена засыпка, состоящая из частиц правильной геометрической формы из диэлектрического материала, например, стекла, и на одном из торцов корпуса расположен коллектор для равномерной подачи испаряемой жидкости а также тем, что относительные размеры частиц, пропорциональны проницаемости и пористости исследуемого материала и составляют неболее 7 10 - .Конструкция устройства поясняется чертежом, на котором схематично изображена модель для исследования процесса испарения из капиллярно-пористого материала. Она содержит корпус 1 со стеклянными боковыми стенками 2, между которыми размещены засыпка 3, представляющая собой монослой частиц определенной формы из диэлектрического материала. На внешнюю поверхность стеклянных стенок 2 нанесен токопроводящий, оптически прозрачный слой 4, например, с помощью вакуумного напыления металла, и установлены клеммы 5, подключаемые к сети переменного тока для нагрева стенок. Установленные в корпусе 1 прокладки 6 и 7 служат для герметизации стеклянных стенок 2 и для установления необходимой ширины щели 8 между внутренними поверхностями стеклянных боковых стенок 2. На одном из торцов корпуса предусмотрен коллектор (на чертеже не показан) для равномерной подачи испаряемой жидкости в слой засыпки,4Выбор размера частиц обуславливается ус ловиями соблюдения подобия по величине движущей силы, в рассматриваемом случае - градиента капиллярного давления, величина которого для реальной пористой среды пропорциональна выражению )l Й т, которое может быть рассмотрено как приведенный диаметр частиц. Таким образом, можно записать, учитывая соотношение (4) при а=1::В, (5) где В - постоянный множитель, зависящий от теплофизических свойств применяемого хладагента. При значениях В)7 10", как показали проведенные расчеты, засыпка не обеспечивает течение жидкости под действи. ем сил капиллярного давления, вследствие уменьшения радиуса кривизны на границе раздела фаз пар - жидкость. Поэтому изменение относительного размера примененной засыпки прямо пропорционально ) Гт и лежит в пределах: 0(с 8 =. (0,007 (6) где Ы - относительный диаметр частиц засыпки,В ходе проведения исследования испаряемая жидкость из коллектора, расположенного на одном из торцов корпуса 1, попадает в щель 8, образованную стеклянными боковыми стенками 2, в которой расположена засыпка 3, ь 1 ерез клеммы 5 от сети переменного тока через дополнительное переменное сопротивление к токопроводящему слою 4 подводится электрический ток, за счет которого осуществляется нагрев боковых стенок 2 и подвод тепла к испаряющейся жидкости. Образующийся при испарении пар через щель 8 отводится в окружающее пространство. Проклад. ки б и 7, установленные в корпусе 1, позволяют изменять ширину щели 8 и обеспечивают герметичность внутреннего объема корпуса 1 при различных давлениях, Через стеклянные боковые стенки 2 в ходе опыта осуществляется визуальное наблюдение за протекающими процессами или его фото- и киносъемка,Формула изобретения 1. Устройство для исследования процесса испарения из капиллярно-пористого материала, содержащее корпус со стеклянными боковыми стенками, отличающееся тем, что, с целью повышения точности исследования, на внешнюю поверхность стенок нанесен токо- проводящий оптически прозрачный слой, предназначенный для подвода теплового потока, а между стенками помещена засыпка, состоящая из частиц правильной геометрической формы из диэлектрического материала, напри/20 Изд.1549 ТЦт 1 ИИГЛЛ Государственного комитета Соио делам изооветенин и от113035, Москва, Ж, Раушска Заказ 20 Г 1 одписноеССР гииотоафия, ир. Сапунова,мер, стекла, и на одном из торцов корпуса расположен коллектор для равномерной подачи испаряемой жидкости,2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что относительные размеры частиц пропорциональны проницаемости и пористости исследуемого материала и составляют не более 7 10 - ,краж 1029вета Министровкрь.тиня наб., д. 4;5