Способ определения теплоемкости дисперсных материалов

.1 С 01 И 25/20 ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 13 , ИВЛИЦТЛ,: АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ 253, испарэкспоненциочного дав ие ль ни ния до влажности 10- жидкости ведут гутем ного понижения остат(71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. С.М.Кирова (53) 536,63(088,8(56) 1. Авторское свидетельство СС Р 463050,кл. С 01 Ы 25/20, 1973,2. Авторское свидетельство СССР 9 342119, кл, С 01 И 25/20, 1970 (прототип). ния темпера" о,С с одновреатуры и массь т влажность до сниж на 10-3 ей темпе материал уры материал енной фиксац оторому рассчитыва скомуюформу личи материала, аопределяют по,(с-с г 0+ (С-С агосъе еличина вл а, Е; еплоемкост ости и парДж/(кг К), ачальная и(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий увлажнение исследуемого образца, определение разности потерьвеса жидкости при испарении с наружным образцом и без него за определенный промежуток времени, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения процесса измерения и сокращения времени определения теплоем"кости, исследуемый образец при ком-натной температуре увлажняют жидкостью с низкой теплотой парообразова" жид н оне ате- = ная влажность нала, кг/кгпв, ачальная и ко ая те ературы, К теплота па вания изме скрытарообраряемой0 С, Дж идкости ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИзобретение относится к исследованию теплофизических характеристиктвердых материалов.Известен способ определения теплоемкости, при котором исследуемыйи эталонный образцы нагревают в сопоставимых условиях, регистрируют изменение во времени среднеобъемныхтемператур, определяют разность мощкостей, выделенных на поверхностях 10образцов и определяют теплоемкостьисследуемого образца по уравнениюбаланса тепла 11.Недостатками способа являютсясложность и длительность процессаопределения теплоемкости, Кроме того, для определения теплоемкости образца по уравнению баланса тепла необходимо измерить мощности, выделенные на поверхности каждого образца, 2 Оих среднеобъемные температуры, чтоувеличивает затраты времени определения искомой величины и усложняет процесс измерения.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ%определения теплоемкости метериаловпутем определения веса и температурыобразца, прогружения его в кипящуюжидкость, определения разности потерь веса жидкости при испарении пос-,ледовательно с погруженным образцом:и без образца за определенный промежуток времени и вычисления теплоемкости,по известной зависимости 2,Недостатками известного способаявляются ограниченность использования способа, длительность определениятеплоемкости и сложность процесса измерения,обусловленные тем,что определениерасчетного времени измерения,а затемтеплоемкости материала по расчетномувремени, включающие последовательноеопределение веса испарившейся жидкости с погруженным образцом и затемсвободно кипящей жидкости, увеличивают затраты времени на определениетеплоемкости, а использование дляисследования жидкости, кипящей приатмосферном давлении, усложняет измерение и влияет на их точность, Кроме 50того, для осуществления способа не- .обходимо чтобы температура исследуемого образца поддерживалась постоянной и была выше температуры кипящейжицкости, в противном случае при 55погружении образца испарения не будет. Это также усложняет и ограничивает применение способа, где Б личина влагоема, 7.плоемкость жи Н кости и пара,Дж/(кг К),начальная и конечная влажносматериала, кг/ ачальная и ко температури чн ала, К, еплота ры ма скрытая тпарообразованияизмеряемой жидОкости при 0 С,кг,На фиг. 1 изображена принципиаль ная схема устройства для определения теплоемкостиф на фиг, 2 - зависимость теплоемкости дисперсного материала от величины влагосъема.Дисперсный материал, теплоемкост которого необходимо определить, берется при комнатной температуре Это не требует дополнительных з времени на создание в материале кой-либо начальной температуре. атрат ка-фматериалаеющейания, недысокой Увлаьнизкоки некие дисперсного ящей жидкостью, и еплоту парообразо низкуюобходим для достижени Целью изобретения является упрощение процесса измерения и сокращения времени определения теплоемкости.Указанная цель достигается гем, что согласно способу определения средней удельной теплоемкости дисперсных материалов, включающему контакт исследуемого образца с жидкостью, определение потери веса испарившейся жидкости, исследуемый образец при Комнатной температуре увлажняют жидкдстью с низкой теплотой парообразования до влажности 10-253, испарение жидкости ведут путем экспоненциального понижения остаточного давления над материалом до снижения температуры материала на 10-30 С с одновременной фиксацией температуры и массы, по которому рассчитывают влажность материала, а искомую величину Сопределяют по формулевеличины влагосъема и следовательнобольшей точности определения величины теплоемкости:,Точность в определении искомойвеличины зависит и от начальной влаж.ности исследуемого материала. Начальная влажность 10-25/ обуславливается тем, что при влажности менее10 точность снижается вследствиеиспарения из материала адсорбцион Оно связанной влаги, а. при влажностиболее 257 жидкость может не удержаться на поверхности дисперсныхтел и стекать с нее.Интенсивность испарения жидкостис поверхности материала зависит отинтенсивности изменения давления.При экспоцецциальном пониженном давлении среды цад материалом с начальной влажностью 10-25 Х испарение жидкости происходит с постоянной скоростью. Это дает возможность испарятьжидкость с максимальной скоростью втечении всего цикла.Снижение давления приводит к снижению температуры материалаНижнийпредел перепада температуры материаола (10 С) ограничен погрешностьюэксперимента, а верхний предело(30 С) - длительностью цикла вакуумирования. 1 Ынимальное время процессавакуумирования (длительность эксперимента) лимитируется мощностью сисгтемы вакуумировация и требуемой точностью результатов (при резком сбросе давления возможен молярный перенос жидкости с поверхности дисперсных тел, который обусловлен объемнымкипением жидкости).Необходимые данные для определе 40ния теплоемкостц снимаются по шкалсвесов и шкале электронного потенциометра во время вакуумирования системы, т.е. операции: вакуумирование,определение веса и температуры материала проводят одновременно.45 Устройство для определения тепло- емкости дисперсных материалов содержит герметичную камеру 1, в крышке которой имеется смотровое окно, весы 50 2, установленные в камере 1, тепло- изолированный бокс 3, через крышку которого в исследуемый материал 5 вводят хромель-копелевую термопару 4, электронный потенциометр 6, ваку умный насос 7, вакууметр 8, ловушку 9 и пульт 10 цистанционного управления Способ осуществляется следующимобразом.Берется определенная навеска дисперсного материала и замачиваетсяопределенным количеством жидкости,имеющей низкую теплоту парообразовация, например диэтиловым эфиром.Материал помещается в теплоизолированный бокс, который устанавливается на весы 2, Шкала весов можетбыть переградуирована по влажности(это позволяет фиксировать сразутекущую влажность материала). Камеругерметизируют. Включают вакуумныйнасос 7 и понижают остаточное давление среды по экспоненциальному закону. В процессе вакуумирования регистрпруют влажность и температуру материала. При достижении заданной сте -пецп понижения температуры материала эксперимент прекращают. По начальным и коцечцым зафиксированным значениям температуры и влажности поформуле определяется теплоемкостьматериала,Л р и и е р. Берется 45 г дисперсного материала, например, красногокирпича и увлажняется жидкостью(дпэтиловым эФиром) массой 9 г. Началььая влажность дисперсцого материала равна 20 Е. Увлажненный материал помещают в герметичную камеру,в которой понижают по экспоценциальному закону давление среды. Зафиксированная начальная температура материала 291 К. Конечная влажность11, 1/ и величина влагосъема 8,97определяются при достижении заданной степени сцижеция температуры28 К,Опрсделить теплоемкость исследуемого продукта можно аналитическипо приведенной формуле, или графически с использованпем заранее построенной зависимости С = Й(ЬП)Способ позволяет упростить процесс определения теплоемкости исократить времяпроведения исследования .Длительность цикла вакуумированиясоставляет 10 - 15 мин, а длительностьпроведения всего процесса по определении искомой величины составляет18-20 мин.Таким образом, использованиепрецлагаемого способа упрощает процесс измерения и сокращает времяопределения теплоемкости материалана 22-25 мин.,Ф 1 Кг 4 оставитель В.Гусева ехред Л,Микеш орректор А.Обруч Редактор А.Банд аказ 4608/3 Подписноеятета СССР арственногозобретений1-35, Раушс 1 лиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектна Тираж ВНИИПИ Госу по делам 35, Москва, и открытийкая наб., д,