Устройство для измерения кинетики испарения жидкой капли

10529 СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК3(50 С 01 й 27 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Крас. гле. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Уральский ордена Трудовогоного Знамени государственный университет им. А.М. Горького(56) 1. Шиманский Ю,И., Нужный В.ММихайленко М,М. Экспериментальноеисследование скорости испарения капель воды в атмосфере воздуха и укислого газа в условиях термостатирования поверхности капли.-Укр.физ.ж., т, 17-19, 1972, с, 1528-1534,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке К 3331752/18-25,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯКИНЕТИКИ ИСПАРЕНИЯ ЖИДКОЙ КАПЛИ,содержащее емкостный преобрзовательс двумя соосно расположенными цилиндрическими электродами, включенныйв цепь генератора высокочастотныхколебаний, выход которого подключенк системе измерения и обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью измерения концентрации компонентов жидкости в каплев процессе испарения, один из электродов выполнен в виде цилиндрической трубки, диаметр которой меньшедиаметра измеряемой капли, а второй - нитевидным и расположен по осипервого, между электродами помеще.апрокладка из непроводящего гидрофобного материала, при этом торцы электродов и наружная поверхность проклад.ки из непроводящего гидрофобного материала расположены в одной плоскости.1052 1 О 1Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению концентрации компонентов жидкЬстей в капле при исследовании кинетики испарения (конденсации),Известно устройство для измерениякинетики испарения жидкой капли поее линейному размеру, представляющеесобой рабочую камеру с системой газонаполнения, снабженную окнамидля оптических наблюдений и фотосьемочным аппаратом 1 1 1.Недостатком данного устройстваявляется невысокая точность измерений длительность процесса, сложность в конструктивном исполнении,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является устройство для измерения кинетики испарения жидкой капли, содержащее конденсатор с двумя соосно расположенными цилиндрическими электродами,включенный в цепь генератора высокочастотных колебаний, выход которогоподключен к системе измерения и обработки информации.Один электрод конденсатора выполнен в виде металлического капилляра,на торце которого расположена измеряемая капля, а второй - в виде соосного с капилляром металлическогодиска, причем измеряемая капля размещена на электроде-капилляре и неконтактирует с вторым электродом.Между электродами конденсаторасоздают парогазовую среду с заданными параметрами, измеряют его емкость,затем на электроде-капилляре помещают каплю жидкости, вновь измеряютемкость конденсатора и по разностиполученных значений судят о размере40капли, а по изменению этой разностиво времени - о кинетике испарения 2 3Недостатком известного устройстваявляется невозможность измеренияконцентрации веществ-компонентов жид.45кой капли, т . е, не воз можност ь осуществления контроля за испарениемотдельных составляющих смеси, образующей каплю,В известном устройстве жидкая капОля контактирует только с электродомкапилляром, при этом линии напряженности электрического поля плоскостного двухэлектродного конденсаторазамыкаются не только внутри капли 55жидкости, а, в основном, за ее пределами, Поэтому на изменение емкостэлектрического конденсатора влияет 982как изменение линейного размера жид=кой капли, так и изменение концентрации ее компонентов, т.е. на изменение одного параметра - величиныемкости электрического конденсатора - влияет изменение сразу двух величин - линейного размера и концентрации капли.Цель изобретения - измерение концентрации компонентов жидкости в капле в процессе испарения.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для измерения кинетики испарения жидкой капли, содержащем конденсатор г двумя сооснорасположенными цилиндрическими электродами, включенный в цепь генераторавысокочастотных колебаний, выхс которого подключен к системе измеренияи обработки информации, один изэлектродов выполнен в виде цилиндрической трубки, диаметр которой меньше диаметра измеряемой капли, а второй - нитевидным и расположен по осипервого, между электродами помещенапрокладка из непроводящего гидрофобно го материала, при этом торцы эле ктродов и наружная поверхность прокладки из непроводящего гидрофобного материала расположены в одной плоскости,На Фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на Фиг. 2емкостный преобразователь.Устройство содержит емкостный датчик 1 в виде электрического конденсатора, генератор 2 высокочастотныхколебаний, систему 3 измерения, обработки и Фиксирования результатов,электронносчетный цастотомер ч, ЭВМ15 ВСМ5 цифропецатающее устройство 6,1.мкостный дзтчик 1 в виде электрицеского конденсатора (фиг. 1) включен в частотозадающую цепь генератора 2 высокочастотных колебаний, выполненного на транзисторе Т, и составляет колебательный контур вместе с катушкой индуктивности 1., Выход генератора высокочастотных электрическихколебаний связан с системой 3 измерения, ббработки и фиксирования результатов, которая состоит из электронносчетного частотомера 1, электронновыцислительной машины 5 и цифропечатающего устройства 6.Гмкестный детцик, выполненный ввиде электрического конденсатора,имеет два электрода (Фиг. 2), одинз 109 из которых выполнен в виде тонкой цилиндрической трубки 7, диаметр которой меньше диаметра измеряемой капли, второй электрод 8 выполнен нитевидным и жестко закреплен внутри первого вдоль его центральной оси. В рабочей части емкостного датчика между электродами помещена уплотнительная прокладка 9 из непроводящего гидрофобного материала, причем торцы электродов и поверхность прокладки расположены в одной плоскости и на них помещена измеряемая капля 10.Полная емкость электрического конденсатора определяется геометрическими размерами торцов обкладок 7 и 8 (постоянная составляющая) и при данной конструкции последних составом смеси, образующей жидкую каплю, Так как поперечный размер электрического конденсатора меньше диаметра исследуемой капли, то линии напряженности электрического поля замыкаются непосредственно в капле, не выходя за ее пределы (чем меньше площадь сечения электродов, тем более пологими будут силовые линии), поэтому перемен ная составляющая электрической емкости датчика определяется только концентрацией компонентов смеси.Устройство работает следующим образом.При помощи системы 3 измерения, обработки и фиксирования оезультатов определяют начальную емкость электрического конденсатора 1, Затем на его торце помещают исследуемую кап лю жидкости, При этом происходит изменение емкости электрического конденсатора, что ведет к изменению собственной частоты генератора 2 высокочастотных электрических колебаний, которое поступает в виде электрического импульса на систему 3 измерения, обработки и фиксирования результатов, регистрирующую изменение частоты (емкости) с течением вре2982 4 25 30 где необходимо поддерживать заданные концентрации компонентов смеси. Кроме того, контроль за составом жидко тей не только позволит судить о ситуации, сложившейся в ходе технолог 45 5 1 О 15 20 мени, По разности первоначальной и текущей частот определяют концентра. цию составляющих жидкой капли по градуировочным характеристикам, построенным для исследуемых жидкостей и введенным в память ЭВИ, и далее рассчитывают параметры испарения, такие как скорость, коэффициент испарения (конденсации) смеси и т.п,Использование предлагаемого устройства позволяет проводить измерение кинетики испарения капель жидких сме. сей посредством определения концентрации их составляющих в полностью автоматизированном режиме за счет того, что информация о количественном составе компонентов смеси поступает в виде электрических импульсов определенной частоты из емкостного датчика на систему измерения, обработки и фиксирования результатов,где концентрация определяется и извлекается в цифровом виде. Предлагаемое устройство позволяет также определять локальную концентрацию ком-.понентов как больших, так и малыхколичеств смесей, а также состав движущихся (например, по трубопроводам)смесей, Длина емкостного датчика может выбираться практически любой, в зависимости от условии эксперимента, поэтому устройство может быть использовано для работы в труднодоступных местах.Иалые размеры устройства позволяют полностью его термостатировать, что ведет к существенному расширению диа" пазона температур, при которых ведутся измерения. Устройство может применяться в промышленных производствах,с- ического процесса, но и правильно его регулировать,1052982 Зайчен ое каэ 8862/41 4/ 1303 ород, ул. Проектная,нт филиал ППП Составитель В Редактор В. Петраш Техред Т.фантТираж 873ПИ Государственного коми делам изобретений и отк Москва, Ж, Раушская Корректор С, Черни Подпи ета СС ытий аб., д