Устройство для исследования массообмена пленочных материалов

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в легкой и текстильной промышленности при определении гигиенических характеристик натуральных или искусственных материалов и позволяет одновременно изучать кинетику теплои массообмена в испытуемом материале, что расширяет возможности устройства и повышает его универсальность. Целью является расширение информативности и повышение универсальности. Новым в устройстве является то, что оно дополнительно снабжено детектором по теплопроводности, причем измерительная магистраль детектора по теплопроводности верхней камеры и сравнительная магистраль детектора нижней камеры соединены последовательно с соответствующими магистралями этого детектора , а также приспособлениями для программирования влажности и температуры и ограничительной заслонкой на выходе детектора нижней камеры. Кроме того, камеры выполнены в виде воздуховодов, помещенных в теплоизолирующий кожух, а на входе и выходе каждой из камер установлены четыре датчика температуры. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)5 G 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4629833/25 (22) 30.12.88 (46) 30.06.91, Бюл. 3Ф 24 (71) Московский технологический институт легкой промышленности (72) И,Л.Бирюков и Г,П,Андрианова (53) 539,217,1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йЬ 643787, кл. G 01 N 15/08, 1975.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1244096, кл, G 01 N 15/08, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

МАССООБМЕНА ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в легкой и текстильной промышленности при определении гигиенических характеристик натуральных или

- искусственных материалов и позволяет одновременно изучать кинетику тепло- и масИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в легкой и текстильной промышленности для определения гигиенических характеристик натуральных или искусственных материалов: кож, тканей, пленочных материалов.

Цель изобретения — расширение информативности и повышение универсальности устройства за счет одновременного изучения кинетики тепло- и массообмена в испытуемом материале.

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

„„ Ж„„1659789 Al сообмена в испытуемом материале, что расширяет возможности устройства и повышает его универсальность, Целью является расширение информативности и повышение универсальности. Новым в устройстве является то, что оно дополнительно снабжено детектором по теплопроводности, причем измерительная магистраль детектора по теплопроводности верхней камеры и сравнительная магистраль детектора нижней камеры соединены последовательно с соответствующими магистралями этого детектора, а также приспособлениями для программирования влажности и температуры и ограничительной заслонкой на выходе детектора нижней камеры. Кроме того, камеры выполнены в виде воздуховодов, помещенных в теплоизолирующий кожух, а на входе и выходе каждой из камер установлены четыре датчика температуры. 1 ил.

Устройство содержит измерительную ячейку 1, состоящую из двух камер 2 и 3, разделенных испытуемым образцом 4. Камеры 2 и 3 выполнены в виде воздуховода и соединены с регуляторами 5 и 6 влажности и детекторами 7 и 8 по теплопроводности. Устройство снабжено приспособлением 9 для программирования влажности в нижней fcaмере 3, выполненным в виде смесителя 10, соединенного с магистралями 11 и 12 для подвода сухого и влажного газов, управляемого микрометрическим винтом 13, соединенным с электродвигателем 14 через редуктор 15. Теплообмен ники 16 и 17 соеди1659789 няют регуляторы 5 и 6 влажности с верхней и нижней камерами 2 и 3 соответственно, Теплообменники 16 и 17 электрически связаны через терморегултт(?рь(! 8 и 19 с г(риспосОбл8ниЯми 29 и 21 для программирования "емг врат у (Зы В KBfnGp3?(2 и 3, заключенных В тег лаизол(лру((?(((ий кожух 22, HB ВхОД8 и выхОДе Верхней камеры 2 расположены датчики 23 и 24 температуры, а на ВхоД6 и Выходе нижней кэме((ь(3

ДЭТЧИКИ 25 ln 26 Те(1т(Ературь(, Да(ТЧИКИ связаны (: измерителями 27 и 28 разности

ТЕМ ПЕОЭТУР РЗГИСТ(ЭИР(!3О(ЦИМИ Г(ВРЕГ(а)( температур нэ Вхор3х и ВыхсДэх KBMi8p 2 и

3, устройство с Jl36??. :Вно детектором 29 по

Гег(лровод,, Ь Оды О l Яторов. и 6

ВЛЭ?КчОС-(-И КЭМЕО 2 п 3 (.(?6ДИНВНЫ С И(.1-ОЧ никами 33 и 31 инертных газов, разли-(ающихся по величине теплопровод((ости, Измерительная ма. исграль 32 детектора

7 Верхн6Й камеры 2 и с(?авнительная мэf истра 1b 33 pGTGK (op 3 8 н ижн ей к (меры

3 соединень(последовательно с соответствующими MагиcTре(Г!Ями 34 и 35 Дополн ител ьн ого ре TG<то рэ 29. h 3 Выходе иэмерительнОЙ (43Г((ст(Зэли 36 Де; ектО(?э 8 установлена ограни Гительная зэсг((?нкэ 37.

Работает ус ройство следующим образом.

ОбраЗЕО 4 Кон Г(И(?н((Н((ПОВЭ((НЫ(Г(ри начальных условиях экспер(4(тента, ус1.3;-:ЭвJfMBBloT B иэмер(1тельну(0 Ячейку 1, закрепляя между камерамк: 2 и 3. Подкл(с(чают к

M3f (ncTp3?(fn YicTi,. (; ((nK(nI „ („n I газов (помощью блоков 38 и:9 г(одготовки газов зада(от необходимь Й расход газов, 3 ограничительнойй засло н кс Й 37 — изб?ьл о (ное давление в нижней магисграли прибора. РеГулятора(4и 5 и (? Влеж(-:-Ости ЗЭДэют исхОДную вла?кнОсть, э терм(?(?егуляторами 18 il

19 — темперагуру В TGoëooáMGííëêàK !6 и

17. Подключаю-Г Ic сети измерители 27 и 28 разности температур и детекторы 7, 8, 29 пэ

ТЕПЛОП РОВОДНОСТИ C СООТВ8ТСТВУЮЩИМИ блоками управления и самопишущими потенциометрами (не показаны). После прогрева (Гзмерчтельных приборов и установл ния заданных значений температуры и Влажности е ГЭЭОВых маГист(эалях устройства заде(ют прОГрэммы изменения температур в тег(лаобменникэх 16 и 17 по

ПРИСПОСобЛЕНИЯМ 2|3 И 21 ДЛЯ ПраграммирОвэния температур и елажности В нижнеЙ

K3MGp8 .: flo и риспосОбленик? 9 для f(po"

Грэммирования Влажност(1, затем oTKp (83 оТ шторные затворы (,не показаны) по обе стороны образца 4 и начинают зксперим8нт, В результате измерений регистрируют следующие величины; температуры на входах и выходах каждой камеры, теплопроводность газа-пенетранта на выходе нижней

5 камеры и ее изменение по сравнению с сухим газом-пенетрантом, теплопроводность газопроводной смеси на выходе верхней камеры и ее изменение по сравнению с сухими газами -- пенетрантом и носителем.

10 При обработке полученных данных рассчитывают количество теплоты От.нк, ушедшее из нижней камеры в процесе теплопереноса, и количество теплоты QT,BK, прошедшей через образец в процессе теп15 лопереноса, т.е.:

Qò-..íê = (-(((п нк, От.вк = (-н вЛн (Гвк где С(т и Сн -теплоемкости газов пенетранта и носителя, соответственно;

29 Мп и Мн — массы газов пенетранта и носители соответственно, причем (т((х = С(х ((x, где d — плотность соответствующего газа в

25 камере обьема Vx, ht„ fn h(:« — разность температур на выходе и входе соответствующей камеры, По кривым потенциометров детекторов определяют количество влаги QB,HK, ушед30 шей из нижней камеры в процессе паропереноса; количество влаги Q(.,>K, прошедшей через образец в верхнюю камеру; количество газа-пенетрантэ Q(((<, прошедшего через образец В процессе газопереноса (две по35 следние величины получают при алгебраическом сложении кривых потенциометров детекторов 7 и 29).

Соответствующий поток. через образец МОЖНО ВЫЧИСЛИТЬ ПО фОРМУЛ8

4Q Qx (х = <î где 4 — поток тепла, влаги или газа-пенетранта;

Qx — количество тепла, влаги или газапенетранта, прошедшее через образец;

А — площадь образца.

Соответствующие коэффициенты проницаемости вычисляют по формулам:

5G т = -Д,, ° =- —;(-,С-, à — -Д -где Кт, Кв, 1((— коэффициент проницаемости тепла, влаги и газа-пенетранта соответстВ8ННО;

At, ЬС, э — перепад температуры, концентрации и давления газа, соответственно.

Сорбционную емкость образца вычисЛЯЮТ ПО фООМУЛ8

1659789 где Ово = Ов.нк — Ов.вк, М, — масса образца до испытания.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет исследовать поведение испытуемого материала в широком диапазоне гадиентов влажности, при изменяющемся градиенте влажности, т.е. позволяет моделировать эксплуатацию материала в любых условиях, Кроме того, устройство позволяет исследовать поведение материала при изменяющемся градиенте температуры по обе стороны образца, определять характеристики одновременно паро-, газо-, теплопереноса при изменяющихся градиентах температуры и влажности.

Формула изобретения

Устройство для исследования массообмена пленочных материалов, содержащее измерительную ячейку, состоящую из двух камер, разделенных средством крепления испытуемого образца, верхняя из которых выполнена в виде воздуховода, при этом камеры соединены с регуляторами влажности и детекторами по теплопроводности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения информативности и повышения универсальности устройства за счет одновременного изучения кинетики теплои массообмена в испытуемом материале, устройство дополнительно снабжено приспособлением для программирования влажности в нижней камере, выполненным

5 в виде смесителя сухого и влажного газов и соединенным с электродвигателем через редуктор, теплообменниками, соединяющими регуляторы влажности с верхней и нижней камерами и электрически связанными с

10 приспособлениями для программирования температуры в камерах, заключенных в теплоизолирующий кожух, на входах и выходах последних расположены четыре датчика температуры, связанных с измерителями

15 разности температур, установленными с возможностью регистрации перепада температур на входе и выходе верхней и нижней камер, устройство снабжено также детектором по теплопроводности, при этом

20 входы регуляторов влажности верхней и нижней камер соединены с источниками инертных газов, различающихся по величине теплопроводности, причем нижняя камера выполнена в виде воздуховода, а

25 измерительная магистраль детектора верхней камеры и сравнительная магистраль детектора нижней соединены последовательно с соответствующими магистралями дополнительного детектора, при этом на вы30 ходе измерительной магистрали детектора нижней камеры установлена ограничительная заслонка.