Способ определения скорости испарения

. СОЮЗ СОВЕТСНИ ВОВФОВНПФРЕСПУБЛИК ИЯ ИСАНЙЕ ИЗОБР 6 тетоско свктюьстам ъема ГОСУДАРСТВЕННЬЙ. НОМИТО СССРПО ДЕЛАЫ .ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ . ДЦ 3257156/23-26(72) Е,А.Головский, Б.В.Комарницкий, Т.П.СкамОрина и В,А.Ццмарный (71) Одесский институт инженеров морского .Флота(56) 1 Ирисов А.С. Мспаряемость топ.лив для порщневых двигателей и мето ды ее йсследования. М., ГОСТОПТЕХиэдату 1955, с,152-158.2. Сндоров В,.Г. и др. Роль турбурентной диффузйи и кинетике испаре. нйя жидкостей со свободной поверх- . . ности. Экспериментальная проверка уравнения кинетики испарения жидкости в-движущийся над ее поверхностью поток газа. - физическая химия, 1968 т.42 9 11, с2768-2773.(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛИНИЯ СКОРОСТИ ИСПАРЕНИЯ путем измерения.убыли массы.,80.1013822 исследуемого. вещества с продувкой над поверхностью испарения газовой среды, о т л и ч.а ю щ и й с я тем, что, с целью поиаяения точности опре-, деления за счет создания условий идеального смещения паров вещества со средой, исследуемое вещество помещают в замкнутый объем, измерение убыли массы ведут непрерывно до постоянного значения, а продувку газовой средой осуществляют с расходоМ, при котором концентрация Ср в среде в замкнутом объеме имеет значениеС: СО(1-2 ) ю где Со - концентрация СОй на вхсдев замкнутый объеМ) Ч - величина замкнутого об- время продувки) Я - расход газовой среди Р - основание натурального,ло,гариФма. ЯГИзобретение относится к экспериментальному определению испаряемости веществ и может быть использовано при исследовании кинетики испарения жидкостей, а его результаты при рассчете массообменных процессов и ап 5 паратов, связанных с испарением с открытой поверхности.Известны различные способы исследования кинетики испарения, определяемые различным характером гаэообмена между паром и средой, н которую происходит испарение и методами регистрации количестна испарившейся жидкости.Известен способ, в котором ис следуемая жидкость наливается в соединенный с чашечным манометром цилиндр, помещаемый в термостат. Интенсивность испарения определяется в закрытом не продуваемом сосуде по, 20 приросту давления внутри его. По ме ре роста давления скорость его изменения уменьшается и, наконец, по истечении некоторого промежутка времени давление больше,не увеличивает ся, достигая значения насыщения 11 ).Недостатком этого способа является то, что интенсивность испарения рассчитывается по изменению давления, которое не характеризует изменение 30 поля концентрации, и определяется в нестационарном режиме, что уменьшает точность измерений. Помимо этого интенсивность испарения зависит не только от природы испаряющейся жидкости, но и от формы и размеровфсосуда, в котором происходит испарение, от размеров поверхности испарения. Обработка данных в этом способе ориен. тиронана на получение коэффициента диффузии, который хотя и снязаи со скоростью испарения, но не позволяет ее рассчитывать.Кроме того, недостатком известного способа является также то, что полученные в результате измерений 45 данные непригодны для определения скорости испарения веществ при атмосферном давлении в условиях вентилируемых помещений при наличии потока воздуха над поверхностью испа рения.Широкое распространение в измерениях скорости испарения получили способы, в которых над поверхностью испарения создается поток среды (в 55 частности воздуха) и определяется убыль вещества во времени.Йаиболее близким к изобретению является способ измерения скорости испарения, включающий создание по тока над поверхностью испарения, регулирование и измерение его реп" ловых и динамических параметров, измерение убыли массы испаряющего" ся вещества за время выполненИя 65 эксперимента, расчет наосновании полученных величин значений скорости испарения Г 23Недостатками известного способа являются зависимость скорости испарения от формы, раэмерон поверхности испарения, от бриентации поверхности по отношению к направлению потока, отсутствие непосредственной связи результатов эксперимента с полем концентрации, которое определяет скорость испарения, невысокая точность значений скорости испарения как следствие перечисленных выше недостатков.Целью изобретения является повышение точности измерения скорости испарения за счет создания условий идеального смешения паров вещества со средой.Цель достигается тем, что согласно способу определения скорости испарения путем измерения убыли мас сы исследуемого вещества с продувкой над поверхностью испарения газовой среды исследуемое вещество помещают в замкнутый объем, Измерение убыли массы ведут непрерывно до постоянного значения, а продувку осуществляют с расходом, при котором кЬнЦентРаЦиЯ ССб в сРеДе в замкнутом объеме имеет значениес с (1-/где С - концентрация СО 2 на входеов замкнутый объем;Ч - величина замкнутого объема;1." - нремя продувки; ф0 - расход газовой среды;0 - основание натурального логарифма.На чертеже приведена схема устройства для осущестнления способа.Устройство состоит из ванны 1 для исследуемого вещества например, жидкости, которая помещена в замкнутый объем 2 и подвешена к коромыслу аналитических весов 3, капилляра 4, предназначенного для пополнения испарившейся жидкости, дифференциальной термопары 5, измеряющей разность температур между испарякщей жидкостью и газовой средой в объеме с помощью автокомпенсационного микровольтнаноамперметра Р 325, ртутного термометра б, для измерения температуры газовой среды, а также вспомогательной части, включающей компрессор 7, создающий поток газовой среды через замкнутый объем 2, баллон 8, содержащий регистрируемый компонент двуокись углерода, реометры 9 и 10, которые служат для контроля состава газоной смеси,. образующейся в камере 11 смешения,и посту-пающей на вход 12 замкнутого объема 2, гаэоанализатор 13, измеряющийконцентрацию двуокиси углерода на выходе 14, регулирующие вентили 15 и. 16.Перед измерением скорости испарения замкнутый объем 2 продувают газовой средой, состоящей из воздуха и двуокиси углерода (13), регулируя состав среды с помощью вентилей 15 и 16 по Показаниям реометров 9 и 10, и .измеряют изменение во времени концентрации двуокиси углеро")0 да на. выходе 14 из замкнутого объема. Расход газовой срЕды, сохраняя .постоянной на входе концентрацию двуокиси углерода, изменяют до тех пор и в таких пределах.; пока эа- , 15 висимость от времени концентрации СО на выходе не будет подчиняться соотношению- О 1 В)Тс =со Ц-й ), (1)= (с.;с) полученной из уравнения материально"го баланса для случая испарения нобъем идеального смешения 55(3) час =хг(сз-с)дс-цс Ф Концентрация паров исследуемой жидкостиодинакова во всех направлениях над поверхностью испарения вследствие идеальности смешения, поэтому скорость испарения, вычисляемая по формуле (2), не зависит от формы, размеров поверхности испарения, ориентации ее в простоан 60 которое свидетельствует о том,что в нентилируемом объеме установились условия, соответствующиеидеальному смешению,Затем в ванну 1 через капилляр 4заливают исследуемую жидкость иуравновешивают ванну соответствующими разновесами. Через объем 2 продувают газовую среду, расход которой 30определен предварительно в соответствии с формулой (1).Во время продувки измеряют убыль массы исследуемой жидкости за равные промежуткивремени. Промежуток времени выбирают исходя из соображений приемле 5мой погрешности. (до 1%) измерениявремени и массы. В начале измеренийэа равные. промежутки времени испаряется различная масса исследуемойжидкости, что свидетельствует о неустановившемся режиме испарения. В:дальнейшем процесс испарения стабилизируется таким образом, чтоубыль. массы за равные промежуткивремени становится постоянной и полу ченное постоянное значение убылимассы используют для рассчета скорости испарения по формулестне, что повышает точность ее измерения.П р и м е р . Измерения выполняются н замкнутом объеме, величина которого Ч = 78,4 л. При его продувке газовой смесью (воздух-двуокись углерода) оказываетсячто зависимость от времени концентрации двуокиси углерода на выходе из замкнутого объема подчиняется соотношению (1) при расходах, лежащих в пределах О = 7-15 л/мин.Исходные данные для расчета скорости испарения толуола, полученные во время эксперимента:Площадь поверхностииспарения Я, см 13,2Температура воздуха н замкнутомобъеме, Т, КТемпература испаряющей жидкости Т ,К 290,5Барометрическоедавление .Р, атм 1.0079Расход воздухачерез замкнутыйобъем, О, л/мин 7,26Убыль массы в установившемся режимеза одинаковые промежутки времени, равные 252 с, составляет 6,0,06Расчет скорости испарения проводят следующим образом.Давление насыщенных паров толуола РВ при Т = 290,ОК К равно Р9= 0,025 атм (справочная величийа).Концентрацию насыщенного пара С толуола определяют по формуле 294,05, Объем этой массы в соответствиис уравнением состояния идеальногогаза равен щи 0 0142860 8906294 05ь,1,00790,00371 л,где й вгазовая по 6,оянная для тоЙуола, равная В =- Ру/Фт С = -. = 0,0248 см /смР Ъ 3БКонцентрацию С паров толуола н объеме идеального смешения и на вы" ходе замкнутого объема находят беэ помощи газоанализатора, по измерению убыли массы, что также повышает точность измерений скорости испарения. Действительно, в установившемся режиме из замкнутого объема уносится масса вещества, ранная массе испариншейся жидкости. За одну минуту в условиях данного опыта ис паряется масса жидкости равнав = - = 0,014286 г.ОЪ1013822 Составитель ОЧернухаТехред Т.Маточка, Корректор.И.Шулла Ф.Редактор А.Шандорв Заказ 3005/51 Тираж 871 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий . 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП 1 Патент, г. Ужгород,-ул. Проектная, 4- универсальная газовая позстоянная й =82,056 М аМ ф град. моль.0 - молекулярный вес толуолаО 92,134 г/моль.При этом предполагают, что пар йринимает температуру среды в Объеме, т.е. 294;05 К.Таким образом, суммарный поток через объем равенЯ Я+Чч 47 ю 26+0,00371 щ7,26371 л/мин, а концентрация в зоне идеального смешенияс.Ог 00371 О ООО 51 ИЭфЯэ . 7,26371 ф Расчет скорости испаренияМ по формуле (2) дает 0 00051 7263 7113,2/0,02 ф 8-,00051/; - 11,55 см-/см минАналогичные расчеты при различныхрасходах продувочной среды, раздичных поверхностях испарения и исходных данных показывают., что полученнцезначения скорости испарения. совпадаютв пределаХ погрешности измЕреиия.(до 2 )Предлагаемый способ позэоляет 1 О связать скорость испарения с полемконцентраЦии в пространстве, в кьтором происходят испарение, чтообеспечивает высокую точность получаемых результатов. найденные эначе ния скорости испарения оказываютсяполезными при расчете процессов вентиляции, когда известен характерсмешения над поверхностью испарения.