Устройство для определения параметров массопереноса

Союз Советски кСоциелистическикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ДетОВСКОМЮ СВИДЕтЕЛЬСтВЮ и 1721706(51) М К 2 а 01 М 13 Ю Гасудерствелемй кемлтет Опубликовано 15.03.80. Бюллетень10Дата опубликования описания 25,03.80(53) УДК 543.542 (088.8) аа делам лзебретений н открытей(7) Заявитель Физико-технический институт низких температур АН Украинской ССР(54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАММАССОПЕРЕНОСА Изобретение относится к области исследования химических и физических свойстввеществ, таких как диффУзионные, в частности, к исследованию явлений массопереноса в системе газ-жидкость-твердое тело,и может быть использовано, например, дляразработки оптимальных технологическихрежимов в газовой промышленности, дляотработки технологии разделения газожидкостных смесей в нефтяной промышленности, для оптимизации режимов в химическойпромышленности.Для описания процессов массопереносав системе газ-жидкость-твердое тело используют следующие коэффициенты: диффузииО, растворимости фС и газопроницаемости Р.Коэффициенты Р и Г совместно с граничными условиями для конкретной задачи описывают переходный процесс в жидкости, акоэффициент Р - стационарный режим переноса газа через жидкость. При небольших давлениях коэффициент газопроницаемости Р = 0 "С,При высоких давлениях (десятки, сотниатмосфер) знание коэффициентов 0 иввиду нелинейной барической зависимости оказывается недостаточным и для описания массопереноса необходимо определять коэффициент газопроницаемости жидкости.Известно устройство для определения коэффициента диффузии, содержащее ртутную лампу, монохроматор, линзу, фокус которой совпадает с задней щелью монохроматора, николь (поляризатор), разделительную кристаллическую пластинку, вторую - собирающую пластинку, второй николь, скрещенный с первым, предназначенный для просмотра картины интерференции, и плоскопараллельную прозрачную кювету для исследуемых жидкостей, размещенную на пути смещенных пучков, т. е. между разделительной и собираю ш ей пластинками 11 .Недостатком этого устройства являетсято, что его можно использовать только для определения коэффициента диффузии, и оно не пригодно для полного исследования массопереноса, т. е. для определения Р,С.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является 20 устройство для определения коэффициентовдиффузии и растворимости газа в жидкости, содержащее измерительную камеру для исследуемой жидкости, оборудованную системой термостатирования и измерительнымФормула изобретения 35 ао 43 устройством, выполненным в виде аналитических весов, помещенных под вакуумируемый колпак, и вспомогательный объем для заполнения газом, который сообщен через запорную арматуру с источником хранения газа и с измерительной камерой, т. е. измерительная камера сообщена с источником газа через вспомогательный объем и запорную арматуру 12.Регистрируя временную зависимость концентрации газа в жидкости и сравнивая ее с соответствующим решением уравнения Фика, вычисляют коэффициент диффузии и растворимости газа в жидкости.Недостатком такого устройства является невозможность одновременно с измерением коэффициентов диффузии и растворимости газа в жидкости определять коэффициент газопроницаемости жидкости.Целью изобретения является одновременное определение коэффициентов газопроницаемости, диффузии и растворимости газа в жидкости.Для этого измерительная камера предлагаемого устройства разделена мембранами на три полости, каждая из которых сообщена с источником газа, причем одна из мембран выполнена из материала с известной газопроницаемостью, и вторая связана с измерительным устройством.На чертеже показана схема предлагаемого устройства.Устройство для определения параметров массоперен оса содержит источник 1 газа высокого давления, соединенный трубопроводом 2 через регулятор давления 3 и вентиль 4 с измерительной камерой, состоящей из полостей 5, 6 и 7. Полости 5 и 6 сообщены между собой трубопроводом 8 с вентилем 9, а разделены упругой металлической мембраной 10, с которой соединена обкладка емкостного датчика 11, подключенного к измерительному мосту 12. Полости 6 и 7 разделены мембраной 13 (непористое тело). Полость 7 оборудована манометром 14. Полости 6 и 7 соединены с вакуумным насосом 15 трубопроводами 16 и 17 с вентилями 18 и 19 соответственно.Устройство работает следующим образом.В полость 6 помещают исследуемую жидкость. Полости 5, 6 и 7 откачивают вакуумным насосом 15, после чего вентили 18 и 19 перекрывают. Полость 6 над жидкостью заполняют исследуемым газом от источника 1 через регулятор давления 3 по трубопроводам 2 и 8 с вентилями 4 и 9. Одновременно с полостью 6 заполняется газом полость 5. Сразу после заполнения полостей 5 и 6 газом перекрывают вентиль 9. Этот момент является началом измерений.Коэффициенты диффузии, растворимости и газопроницаемости определяют следующим образом.Измеряют в зависимости от времени давление в полости 7 манометром 14 и емкость датчика 11 в пОлости 5. Измерения прекращают после того, как изменение давления в полости 7 станет равномерным, т. е. станет постоянным приращение давления в полости 7 в единицу времени.Определяя по измеренным зависимостям временную зависимость скорости потока газа через жидкость и мембрану 13 и сравнивая ее с соответствующим решением уравнения Фика, определяют коэффициенты Р, РПомещая измерительную камеру в термостат с заданной температурой, можно проводить измерения Р, В, т в широком температурном интервале, что позволяет дополнительно определять энергии активации Е, Ер, ЕТаким образом, предлагаемое техническое решение позволяет получить информацию о протекании процессов массопереноса в системах газ-жидкость-твердое тело при различных температурах и давлениях, в том числе высоких, причем одновременно определяют коэффициенты диффузии, проницаемости и растворимости газа в жидкости. Устройство для определения параметров массопереноса, содержащее измерительную камеру для исследуемой жидкости, сообщенную через запорную арматуру с источником газа и измерительный блок,. отличаюи 1 ееся тем, что, с целью одновременного измерения коэффициентов газопроницаемости, диффузии и растворимости газа в жидкости, измерительная камера разделена мембранами на три полости, сообщенные с источником газа, причем одна из мембран выполнена с известной газопроницаемостью, а вторая связана с измерительным блоком.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Цветков В. Н. Изучение диффузий в жидкостях при помощи поляризационного интерферометра. Ж. ЖЭТФ, т. 21, 1951, 701.2. Багров Н. Н. и др. Исследование диффузии в жидкостях методом насыщения из газовой фазы, Ж. ПТЭ3, 1956, с. 80, 72170 бСо Те Ти оводчен бин ИИПИ Государс по делам изоб 5, Москва, Ж - ППП вПатентэ,1130 филиал