Устройство для определения капиллярного давления

,НИЯ КАПИЛЛЯРНОГО л,99 А.И. С .8) трубы. ред. Э 1972, М.Ни тепл.о ке пробной жидкости, содержащееванну с пробной жидкостью, в которую помещена рабочая камера,.о тл и ч а ю ц е е с я тем, что, сцелью расширения технологическихвозможностей устройства, на двухнаружных противоположных стенкахрабочей камеры выполнены горизонтальные полые выемки, в которыевложены съемные валики, установленные с зазором, а исследуемый материал жестко закреплен на поверхности по меньшей мере одного изваликов со стороны зазора.10 25 Изобретение относится к энергетике и гидравлике, в частностик устройствам для определениякапиллярногодавления в порах,зазорах, щелях, образуемых пористыми полотнищами. Такие пори.гыеполотнища используются в качествекапиллярного насоса в тепловыхтрубах, применяемых для высокоинтенсивного отвода тепла, для терморегулирования и т.д.В случае, если фитиль тепловойтрубы установлен с зазором относительно ее стенки, необходимознать, какое капиллярное давлениеразвивает этот зазор, чтобы прогнозировать восстановление теплопередающих свойств тепловой трубы послесамоэаполнения зазора рабочей жидкостью, осушенного в результате,например, вибрации. 20Капиллярное давление в зазоре,т.е. перепад давления, возникающийпри переходе через мениск жидкостив зазоре, определяется многими Факторами: поверхностным натяжениемжидкости, геометрией зазора, краевым углом смачивания жидкостьюматериала поверхности, образующейзазор. Краевой угол смачивания поверхности пористых полотнищ в свою 30очередь зависит также от направления линии касания мениска поверхности исследуемого материала относительно структурных элементовматериала, образующих его поры.Так, З 5в случае тканых сетчатых полотнищкраевой угол меньше, если линиякасания мениска перпендикулярнанаправлению уточных нитей по сравнению с тем случаем, когда линия касания мениска перпендикулярна к направлению нити основы. Это различиев величине краевых углов может бытьсущественным и достигать 5-15 иболее.Известно устройство для определения капиллярного давления в менискепробной жидкости, удерживаемой капиллярными силами в порах любой конфигурации, в том числе и в щелевидных,при котором обычная тепловая тру ба устанавливается с возможностьювращения вокруг оси, перпендикулярной к продольной оси корпуса и проходящей посередине корпуса. Тепловаятруба запускается, те. включаетсянагрев одного иэ концевых участков,и приводится во вращение. Срыв жидкости из пористой структуры определяется Моментом, когда тепловаятруба перестает переносить тепло. 60Путем расчета определяют капиллярное давление в мениске пробнойжидкости, удерживаемой в порах пористой структуры за счет капиллярных сил. Роль пробной жидкости в р 5 данном случае выполняет теплоноситель тепловой трубы 1 3Недостатком описанного устройстваявляется то, что оно сложно в изготовлении, требует привода вращенияи имеет ограниченные возможности,так как оно позволяет иэмерять капиллярное давление в кольцевой щелимежду пористой структуройи корпусомтепловой трубы при неопределенномнаправлении линии касания менискаплоскости пористой структуры относительно направления структурных элементов пористой структуры (нитей основы, если структура выполнена иэтканей сетки).Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определениякапиллярного давления в менискепробной жидкости, содержащее ваннус пробной жидкостью в которую помещена рабочая камера 2 3.Недостатком известного устройстваявляется ограниченность его технологических возможностей,Цель изобретения - расширение технологических воэможностей устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для определения капиллярного давления в менискепробной жидкости, содержащее ваннус пробной жидкостью,в которую помещена рабочая камера, причем в устройстве выполнен зазор для создания капиллярного давления, на двух наружных противоположных стенках рабочейкамеры выполнены горизонтальные полые выемки, в которые вложены съемные валики, установленные с зазором,а исследуемый материал жестко закреплен на поверхности по меньшеймере одного иэ валиков со сторонызазора. Подобная конструкция позволяет, закрепить поверхность исследуемого материала под любым углом между линией касания мениска плоскости пористого полотнища и направлением структурных элементов полотнища.На Фиг.1 показана рабочая камера для определения капиллярного давления, аксонометрия; на Фиг.2 устройство в мсиент измерения капиллярного .давления методом выдувания пузырька, сечением на фиг.3 - то же, в момент измерения капилляр- ного давления методом вытягивания жидкостного столба, сечение.Устройство имеет ванну 1 с пробной жидкостью 2, под уровнем 3 которой размещена рабочая камера 4, имеющая в верхней части щель 5, образованную поверхностью исследуемого материала б. Цель выполнена в виде зазора между параллельными, горизонтальными съемными валиками 7, которые вложены один против дру-турных элементов. гого в сквозные, говторяющие их поверхность выемки 8. На стенках рабочей камеры, изготовленной в виде отрезка трубы, а исследуемый материал - в виде пористого полотнища, наложенного на поверхность по меньшей мере одного валика со стороны зазора (т.е. щели между валиками) и защемленного на участке выемки между поверхностью выемки и поверхностью валика, имеется стяжка 9, например, в виде резинового колечка, которым валики удерживаются в выемках на стенках рабочей камеры, отводная трубка 10, штуцер 11 для подачи газа, У-образный манометр 12.Необходимо пояснить, что рабочая камера 4 в сечении может быть любой формы - квадратной, круглой, овальной. Щель 5 должна иметь ширину по меньшей мере на порядок меньЬе, чем ее длина, либо диаметр сечения рабочей камеры 4 должен быть таким, чтобы исключить образование мениска в сечении трубы, имеющей сечение, идентичное сечению рабочей камеры 4. Иными словами, мениск в центре щели 5 должен иметь радиус кривизны в плоскости, перпендикулярной оси валиков 7, по меньшей мере на порядок меньше, чем радиус кривизны в плоскости, параллельной осям валиков 7. Это делается для того, чтобы иметь данные по перепаду давления в щели при наличии мениска одной кривизны (а не двойной) что упрощает расчеты по перепаду давления для.менисков других конфигураций. Практически диаметр рабочей камеры 4 может быть 20 мм или более, При такой величине диаметра один из радиусов кривизны мениска в центре щели равен бесконечности.Устройство работает следующим образом.Есть два варианта работы устройства. В первом варианте (фиг,2) ра бочая камера 4 находится целиком в объеме пробной жидкости. 2. Через отводную трубку 10 сквозь штуцер 11 подают газ (воздух), постепенно увеличивая его давление до тех пор, пока сквозь щель 5 не вырвется первый пузырек газа. Давление при этом измеряют при помощи У-образного манометра 12. Давление в мениске щели 5 равно давлению в У-образном манометре 5 за вычетом давления, соэдаваемого столбом жидкости в наине 1 над мениском в щели 5. Сняв стяжки 9 и вынув валики 7, снимают материал б и ориентируют его на поверхности валиков 7 под другим углом между образующей валика и кромкой материала, отличающимся, например, на 45 , и затем вкладывают валики в выемки 8, накладывают стяжки 9 и производят повторное измерение в описанной последовательности. Сравнивая результаты, находят угол между на- . правлением линии касания мениска плоскости пористого материала б и направлением нитей полотнища, образующих поры, когда кациллярное давление наибольшее (или наименьшее), разумеется, в том случае, если полотнище изготовлено из нитей.По второму варианту устройства (фиг.З) рабочую камеру 4 вначале погружают в ванну 1 в пробную жидкость 2, а затем поднимают вверх до тех пор, пока ие сорвется мениск в щели 5. Давление в мениске равнов этом случае давлению, создаваемому высотой столба жидкости, равной расстоянию от мениска до урорря 3 в ванне 1,Каждый из двух вариантов устроЯ- ства имеет свои преимущества. Устройство по первому варианту, например, может быть использовано при малой ширине щели 5 (менее 1 мм)и большой ее ширине, когда используется не У-образныь манометр, а более точное средство измерения давления. Устройстэ же по второму варианту более п.осто по конструкции,Преимущества предлагаемого устройства по сравнс нию с известным заключаются в том, что его технологические и мет.ологические воэможности шире. Око позволяетпроизводить измерения капиллярного давления во всем диапазоне направлений линии касания пористого полотнища мениском о носительноструктурных элементов полотнища,образующих поры. Даже если длякаждого. измерения изготовлять новуюсетчатую муфту под соответствующим углом структурных элементов сетки к оси муфты, это не дает достоверного сведения о зависимости капиллярного давления от угла между линиейкасания мениска и направлением струк"Тираж 823 Подцисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открвтий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5