Устройство для определения массообменных характеристик пористых материалов

Сфез СоветсиинСфн 1 мапмстичесимнт всттубпмк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ873046(23) Приоритет 9 оудврстмнай комитет СССР ав делам нзобретеннй н открытий(5 З) УДК 539.217. .3:002(088,8)А. М. Пичков, В. Г. Петров-Денисов, А. Е улйго;. В. Н. Гордеева и 3, В. Короткова Всесоюзный научно-исследовательский и про ктный инсти гутТеплопроект"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАССООБМЕННЬХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может найти применение в строительной, металлургической, горной, химической и других отраслях промышленности при определении массообменных характеристик порис 5 тых материалов.Известен прибор для определения влагопроводности пористых материалов, содержащий герметический сосуд с ис 10 пытуемым образцом, заполненный жидкостью и соединенный с мерной бюреткой, причем к герметическому сосуду через диафрагму присоединено колено, в которое опущен до уровня жидкости в гер 15 метическом сосуде нижний капиллярный конец бюретки, а на верхнем конце ее установлен гидравлический упругий затвор, кинематически связанный через эксцентриковый механизм с электро 20 приводом Для определения количества впитываемой образцом жидкости, последний приводят в контакт с зеркалом жидкости, уровень которой поддерживают постоянным с помощью мерной бюреткиПериодическое деформирование трубки позволяет по мере поглощения жидкости образцов добавлять соответственное количество ее для поддержания. уровня жидкости в емкости постоянным. Разность отсчетов по мерной бюретке позволяет определить количество поглощенной образцом жидкости Г 11Недостатком этого прибора является небольшой расход жидкости из капельного носика бюретки, что не позволяет определить количество жидкости, поглощаемое образцом пористого материала в начальный момент времени, когда этот расход максимальный, т.е, не позволяет исследовать процесс массопроводности в нестационарном режиме.Известен также прибор для определения массообменных характеристик материалов, в котором для определт.ния количества впитываемой образцом материала жидкости образец устанавливают в неподвижной емкости, приводят в кон87304 такт с поверхностью жидкости, уровень которой поддерживают постоянным с помощью мерной бюретки,верхний конец которой запаян, а в нижней части бюретки, касающейся капельным носиком поверхности жидкости, установлены плунжер с сердечником и обмотка на внешней поверхности бюретки. Периодическая подача электрического тока в обмотку создает магнитное поле и резко втягивает сердечник с плунжером, что способствует проникновению пузырьков воздуха в бюретку и позволяет добавить соответственное количество жидкости из бюретки в емкость 21.15Недостатком такого прибора является невозможность его использования для исследования процесса массопроводности в нестационарном режиме из-за небольшогб расхода жидкости из капельно- о го носика бюретки.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является прибор для определения объемного веса пористого заполнителя, содержащий весы, на грузовой платформе которых размещена емкость с жидкостью и устройство для фиксации образца над чашей, представляющее собой контейнер, подвешенный на нити через арретир к кронштейну, Определение объемного веса пористого заполнителя основано на определении водопоглощения образца. Прибор позволяет также исследовать кинетику впитывания влаги образцом 1.3.1,Однако в процессе измерений не35 обеспечивается требуемая точность, так как уровень жидкости относительно нижней поверхности образца по мере впитывания влаги меняется.40Цель изобретения - повышение точности определения массообменных характеристик в процессе исследования кинетики впитывания влаги путем обеспечения постоянства уровня жидкости от носительно нижнеи поверхности образч 45 ца.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения массообменных характеристик пористых ма-. териалов, содержащем весы, на грузо вой платформе которых размещена емкость с жидкостью и устройство для фиксации образца над чашей, коэффициент жесткости весов и площадь зеркала жидкости связаны соотношением 55К8= - уУ1 Я,где- площадь зеркаЛа жидкости,см6 4К - коэффициент жесткости весов,г/см;Я - плотность жидкости г/смНа.чертеже изображен предлагаемыйприбор.Прибордля определения массообменных характеристик содержит емкость 1,установленную на грузовой платформе 2весов 3, Образец исследуемого пористого материала 4, например, в видепрямоугольной призмы, все стороны которого, кроме торцов, покрыты гидроизоляцией, для обеспечения одномерности потока, вертикально прикрепленк ползунковому устройству 5 штатива 6,что обеспечивает фиксацию положенияобразца 4 относительно зеркала жидкости в емкости 1.Во избежание потерь жидкости в окружающую среду в результате ее испарения из пространства, ограниченного боковыми стенками образца и емкости,стенки емкости могут быть выполненыс козырьком 7, обращенным к центруемкости, на который установлена обечайка 8, внутренние размеры которойпревышают размеры образца на величину,необходимую для свободного перемещения образца внутри обечайки, а к боковым поверхностям образца закреплена шайба 9 с обечайкой 10, размерыкоторой превышают размеры обечайки козырька на величину, необходимую для .свободного перемещения обечайки 8козырька 7 внутри обечайки 10 образца 4.Устройство работает следующим образом.Под образцом 4 на грузовую платфор.му 2 весов 3 устанавливается емкость 1с исследуемой жидкостью, например водой, и с помощью ползункового устройства 5 образец 4 опускается и фиксируется в положении, при котором нижняяповерхность образца заглубляется вжидкость на 2 мм,По мере впитывания воды образцомматериала масса ее в емкости уменьшается и платформа 2 весов 3 перемещается вертикально вверх в прежнее положение, т.е. положение нижней поверхности образца 4 относительно зеркалажидкости остается постоянным, что обеспечивается заданным соотношением между площадью поверхности воды и ходомплатФормы весовлОтсчет убыли массы влаги во времени позволяет определить кинетику впитывания влаги образцом.Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 9018/ Тираж 910 Подписное Филиал ППП "Патг,ужгород,ул,Про тная,4 5 .,87304Добавление необходимого количества влаги в процессе проведения опыта осуществляется с помощью трубки через зазор между образцом и емкостью 1. При этом фиксируется вес добавленной воды, а уровень ее зеркала остается неизменным за счет обратного хода платформы 2 весов 3 вниз.С целью .сведения к минимуму влияния сил поверхностного натяжения в О зоне контакта исследуемого образца 4 материала с жидкостью, в предлагаемом приборе предусмотрено погружение поверхности образца в жидкость на величину удвоенной высоты мениска жидкости, что практически не превышает 1-2 мм, постоянный уровень жидкости относительно нижней поверхности образца исключает влияние этих сил.Обеспечение постоянного уровня жидкости относительно нижней поверхности образца в процессе исследований. позволяет не учитывать влияние гидростатической силы на показание весов, возникающей от погружения образца в жид-кость вследствие измерения относительной величины массы впитываемой жидкости.В процессе проведения опытов по мере впитывания образцом жидкости из ем-,кости, пространство над поверхностью жидкости увеличивается, что обеспечивает подсос воздуха в емкость через зазор между обечайками О и 8 и исключает потерю влаги в окружающую среду.5Применение весов с самопишущим уст-ройством позволяет автоматически фик 6 6сировать массу жидкости, впитываемую материалом во времени.Предлагаемый прибор позволяет с высокой точностью, определить массу жидкости, впитываемую материалом,как в стационарном, так и в нестационарном режимах и .проводить исследования как с неагрессивными, так и с агрессивны-ми жидкостями,Устройство для определения массообменных характеристик пористых материалов, содержащее весы, на грузовойплатформе которых размещена емкостьс жидкостью и устройство для фиксацииобразца.над чащей, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьппенияточности определения, коэффициент жесткости весов и площадь зеркала жидкости связаны соотношениемКБЯ.где Б - площадь зеркала жидкости, сиК - коэффициент жесткости весов,г/см;3Я - плотность жидкости, г/смИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 222722, кл. 6 01 М 15/08 9672Авторское свидетельство СССРУ 290204, кл. 6 01 М 15/08, 1968.3. Авторское свидетельство СССРУ 375527, кл. 6 0115/08, 1969