Устройство для определения температуры кипения жидкостей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, состоящее из измерительной ячейки с на-. гревателем, в выходном канале которой размещен датчик температуры, соединенный с мостовой схемой, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени определения, в него дополнительно введены датчик начальной температуры измерите/ньной ячейки, хронометр, компараторы /электронный ключ хронометра, электронный ключ нагревателя, ячейка памяти электронного ключа хронометра и ячейка памяти электронного ключа нагревателя , причем датчик начальной температуры измерительной ячейки через последовательно соединенные мостовую схему, компаратор, электронный ключ хронометра соединен с хронометром, а датчик температуры, расположенный в выходном канале, через последовательно соединенные мостовую схему и компаратор соединен с ячейкой паю мяти электронного ключа хронометра, сл электронным ключом хронометра и хронометром, а также с ячейкой памяти электронного ключа нагревателя , управляющим реле, исполнительным реле и нагревателем.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()9) ()!) 1503 А

3(5!) 0 01 N 25 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3375939/18-25 (22) 31,12,81 (46) 23,03,84. Бюл. Р 11 (72) A.Í.Соловьев, Б.A.. Малов, Б.Ф. Лахин и Б.Е. Отблеск (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации (53) 620.171.32(088.8) (56) 1. Берлин A.ß. Техника лабораторной работы в органической химии °

M., "Химия", 1973, с. 228-232.

2. Халл Э. и др. Равновесие между жидкостью и паром. Изд-во иностранной лит-ры, 1962, с. 253 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, состоящее из измерительной ячейки с на-. гревателем, в выходном канале которой размещен датчик температуры, соединенный с мостовой схемой, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени определения, в него дополнительно введены датчик начальной температуры измерительной ячейки, хронометр, компараторы.p электронный ключ хронометра, электронный ключ нагревателя, ячейка памяти электронного ключа хронометра и ячейка памяти электронного ключа нагревателя, причем датчик начальной температуры измерительной ячейки через последовательно соединенные мостовую схему, компаратор, электронный ключ хронометра соединен с хронометром, а датчик температуры, расположенный в выходном канале, через последовательно соединенные мостовую схему и компаратор соединен с ячейкой па- Я мяти электронного ключа хронометра, электронным ключом хронометра и хронометром, а также с ячейкой памяти электронного ключа нагревателя, управляющим реле, исполнительным реле и нагревателем.

1081503

Изобретение относится к области исследования физико-химических свойств жидкостей, а именно температур кипения, и может быть использовано .для определения сорта нефтепродуктов. 5

Известно устройство для измерения температуры кипения жидкостей, основанное на заполнении измерительной ячейки исследуемой жидкостью, нагревании ее до температуры кипения и измерении температуры при образовании некоторого количества конденсата. Устройство состоит из куба, канала для подачи паро-жидкостной смеси, камеры, в которой измеряется температура кипения, датчика температуры переточной трубки и холодильника (13.

Основным недостатком устройства является невозможность точного

20 определения температур начала кипения (перегонки ) смесей жидкостей, так как при образовании конденсата происходит потеря смесью легких фракций, в результате чего измеренная температура кипения смеси не соответствует ее первоначальному составу.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения температуры 30 кипения жидких смесей, основанное на заполнении ячейки и нагревании ее до.температуры кипения, в котором для измерения температуры начала кипения, соответствующей первоначаль- 35 ному составу смеси, производят двукратное заполнение и нагревание измерительной ячейки. Устройство состоит из измерительной ячейки с нагревателем, в выходном канале которой 4О размещен датчик температуры, соединенный с мостовой схемой. Ячейку эа полняют исследуемой жидкостью и нагревают до температуры начала кипения. После установления динамического равновесия закрывают кран на переточной трубке и прекращают нагрев. Конденсат, находившийся на стенках холодильника, скапливается в переточной трубке над краном.Жидкость в ячейке, обедненная легкими компонентами, заменяется на новую.

Ячейка вновь нагревается. Образование конденсата на стенках холодильника происходит теперь эа счет легких фракций, оставшихся после пер- 55 вого заполнения, и, таким образом, состав вновь залитой жидкости остается практически первоначальным Е23.

Недостатком известного устройст. б0 ва является сложность измерения и длительность проведения процесса измерения (порядка 1-1,5 ч ) вследствие того, что необходимо дважды устанавливать динамическое равновесие между жидкостью и паром и сменять исследуемый образец.

Целью изобретения является сокращение времени эксперимента.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения температуры кипения жидкостей, состоящее из измерительной ячейки с нагревателем, в выходном канале которой размещен датчик температуры, соединенный с мостовой схемой, введены датчик начальной температуры измерительной ячейки, хронометр, компараторы, электронный ключ хронометра, электронный ключ нагревателя, ячейка памяти электронного ключа хронометра и ячейка памяти электронного ключа нагревателя, причем датчик начальной температуры измерительной ячейки через последовательно соединенные мостовую схему, компаратор, электронный ключ хронометра соединен с хронометром, а датчик температуры, расположенный в выходном канале, через последовательно соединенные мостовую схему и компаратор соединен с ячейкой памяти электронного ключа хронометра, электронным ключом хрономет-. ра и хронометром, а также с ячейкой памяти электронного ключа нагревателя, управляющим реле, исполнительным реле и нагревателем.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для определения температуры кипения жидкостей на фиг. 2 — тарировочный график,т.е. зависимость температуры начала кипения от времени нагрева.

Основными частями устройства являются измерительная ячейка, электронный хронометр и электрическая схема для автоматического включения хронометра и выключения хронометра и нагревателя измерительной ячейки.

Измерительная ячейка представляет собой массивный медный корпус, теплоемкость которого на два порядка больше теплоемкости помещаемого в ячейку образца жидкости, что позволяет сделать теплоемкость всей ячейки во время опытов постоянной. Корпус.выполнен из двух частей — внутренней 1 и наружной 2 оболочек, между которыми расположен нагреватель 3. Нагреватель выполнен из манганиновой проволоки, что позволяет избежать изменения сопротивления нагревателя во время опытов и обеспечить постоянство выделяемой им мощности. Питание нагревателя осуществляется стабилизированным напряжением 220 В.

Герметичное уплотнение между частями корпуса и нагревателем достигается с помощью прокладок 4 и 5 и винтов 6. В корпусе имеется сверление, в котором располагается датчик начальной температуры измерительной ячей1081503

10 ки — термосопротивление 7 ° В рабочем объеме корпуса расположена кипелка

8(представляющая собой втулку с шероховатой поверхностью), предотвращая перегрев жидкости, В верхней части корпуса измерительной ячейки имеется выходной канал 9 для пара.

Внутри канала расположено термосопротивление 10. На наружную поверхность ячейки надевается металлический стакан 11.

Электрическая схема устройства включает мостовые схемы 12 и 13, компараторы 14 и 15, электронный ключ хронометра 16, электронный ключ 17 нагревателя, ячейку памяти электронного ключа 18.хронометра, ячейку памяти электронного ключа 19 нагревателя, управляющее 20 и исполнительное 21 реле и кнопку 22 управления ячейками памяти электронных ключей хронометра и нагревателя, причем датчик начальной температуры измерительной ячейки 7 через последовательно соединенные мостовую схему

12, компаратор 14, электронный ключ хронометра 16 соединен с хронометром

23, Датчик 10 температуры, расположенный в выходном канале, через последовательно соединенные мостовую схему 13, компаратор 15 соединен с ячейкой памяти электронного ключа

18 хронометра, электронным ключом хронометра 16 и хронометром 23, а также с ячейкой памяти электронного ключа 19 нагревателя, управляющим

20 и исполнительным 21 реле и нагревателем 3, а кнопка 22 управления ячейками памяти электронных ключей хронометра и нагревателя соединена с ячейками памяти электронных ключей

18 и 19 хронометра и нагревателя. 40

Устройство работает следующим образом.

В стакан 11 измерительной ячейки заливается 1,5 см испытуемого нефтепродукта, далее с акан одевается на корпус измерительной ячейки. Включается нагреватель и начинается нагрев ячейки вместе с испытуемой жидкостью, при этом изменяется сопротивлеиие терморезистора, включенного в мост, который сбалансирован таким образом, что при возрастании температуры ячейки до 40ОС и выше за счет разбаланса моста компаратор перекидывается, т.е. изменяется полярность сигнала на выходе, и он выдает на выходе сигнал положительной полярности, который попадает на вход электронного ключа хронометра (микросхема ЛА553). .Одновременно на ключ подается потенциал от ячейки памяти 6О электронного ключа хронометра (триггера TK552 ). При совпадении сигналов от компаратора и ячейки памяти на выходе электронного ключа хронометра .появляется сигнал, который запуска- 65 ет электронный хронометр. Таким образом, при достижении ячейкой 40"С начинается отсчет времени.

Ячейка с исследуемой жидкостью продолжает греться до тех пор,пока ее температура не достигнет температуры, при которой давление насыщен-ных паров жидкости равно атмосферному. Эта температура является температурой кипения жидкости или начала кипения для смеси жидкостей. При достижении температуры кипения начинается парообразование во всем объеме исследуемой жидкости, и образующиеся пары жидкости поступаю-. в выходной канал 9, где расположен малоинерционный,т.е. обладающий малой теплоемкостью, датчик температуры (термосопротивление типа NJIT ).

При конденсации на холодной поверхности термосопротивления насыщенных паров жидкости его температура резко возрастает за счет выделяющейся при конденсации теплоты парообразования. При возрастании температуры изменяется и сопротивление датчика, что приводит к разбалансу моста 13, компаратор 15 перекидывается, и на его выходе появляется сигнал, переводящий ячейку памяти электронного ключа 19 нагревателя в новое состояние, при этом на одном из входов электронного ключа нагревателя изменяется напряжение, что приводит к изменению сигнала на его выходе и отключение хронометра. Ячейка памяти электронного ключа нагревателя возвращается в исходное состояние при нажатии на кнопку управления ячейками памяти.

Одновременно с изменением состояния ячейки памяти электронного ключа 18 хронометра изменяется состояние ячейки памяти электронного ключа нагревателя, при этом ключ 11 выдает сигнал, замыкающий цепь управляющего реле 20, которое с помощью исполнительного реле 21 выключает нагреватель. При нажатии на кнопку

"Сброс" ячейка памяти электронного ключа возвращается в исходное состояние, кроме того, сбрасываются показания хронометра, и прибор готов к проведению следующего опыта.

Таким образом, в результате проведения опыта на табло электронного хронометра высвечивается время нагрева исследуемой жидкости от начальной температуры 40 С до температуры начала кипения, так как фиксация начала кипения происходит в момент поступления пара в выходной сигнал измерительной ячейки, состав исследуемой жидкой смеси практически не изменяется. Следовательно, устройство позволяет измерять не только температуру кипения индивидуальных

1081503 жидкостей, но и температуру начала кипения жидких смесей, Время проведения одного испытания составляет 2-4 мин, двух последовательных испытаний 8-12 мин.

Обычно проводят два последователь- 5 ных измерения. Если результаты этих измерений несколько отличаются, то берется среднее арифметическое. По полученному времени нагрева измерительной ячейки до температуры нача- 10 ла кипения, пользуясь тарировочной зависимостью, находят температуру кипения или начала кипения исследуемой жидкости при данном атмосфер ном давлении P.

Предлагаемое устройство является простым в эксплуатации., требует малого времени.для проведения анализа (2-4 дн.) и малого количества исследуемой жидкости (1,5 мл).

1081503

1б

f2

Ю с;сек

Составитель Б. Малов

Редактор В. Данко Техред И.Метелева Корректор Г. Решетник

Заказ 1538/37 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4