Способ получения теплои массопереноса в капиллярно-пористых и дисперсных материалах

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИДЬСТВУ

5 (6948

Союз Советских

Социалистических

Республик (51) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.11 74 (21) 2074491/24-6 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

601 N 25/00

F26 В 25/22

Государственный комитет

Совета Министров СИР оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет— ! (43) Опубликовано 05.06.76. Бюллетень № 21 (53) УДК 66.047012 1 (088.8) (45) Дата опубликования описания 26.09.77 (72) Авторы изобретения

С. Г. Романовский и М. А. Майорова

Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена АН БССР (73) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗУЧЕНИЯ ТЕПЛΠ— И МАССОПЕРЕН ОСА

В КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ И ДИСПЕРСНЫХ

МАТЕРИАЛАХ

Изобретение относится к изучению тепло- и массообменных свойств капйллярно- пористых и дисперсных материалов, для нахождения оптимальных и рациональных параметров тепло- и массопереноса, например, в сушильных и других термических ггроцессах.

Известны способы изучения тепло- и массопереноса в капиллярно- пористых и дисперсных материалах путем их нагрева и охлаждения при контроле температуры и ее градиента и определения влагосодержания. Для этих целей используют источники постоянной мощности с созданием изотермической температуры окружающей среды. При этом исследуемый материал помещают в металлический цилиндр, набранный из колец и расположенный между горячей и холодной емкостями-термостатами.

Однако известные способы характеризуются ограниченностью в возможности определения желаемого количества характеристик в одном устройстве; невозможностью определения характеристик в условиях нестационарного режима; необходимостью прерывать процесс исследования для определения поля влагосодержания в материале и невозможностью определения коэффициентов тепло- и массопереноса при различных начальных граничных условиях в одной установке.

Таким образом, известные способы не дают воэможности установить достаточно полно механизм тепло- и массопереноса в изучаемом процессе.

Цель изобретения — определение комплексных дифференциальных и интегральных характеристик механизма тепло- и массопереноса.

Данная цель достигается тем, что нагрев и охлаждение материала осуществляют при заданных условиях однозначности, а определение влагосодержания ведут одновременно с определением температуры и ее градиента путем замера кснцентрации влаги и ее изменения в исследуемом материале с помощью измерения электрофизических величин, и затем из кривых кинетики процесса определяю тепло — и массообменные свойства исследуемого материала, причем, для нахождения коэффициента диффузии влаги без промежуточного определения текущего влагосодержания, в исследуемый материал помещают эталоны с размещенными в них датчиками электрофизических величин, При э1ом эталоны выполняются из материала,: имеющего физические свойства, аналоги алые свойствам и сле3 дуемого материала, или из материала с высокими влагопоглощающими свойствами.

Поставленная цель дрстигается путем непрерывного определения влагосодержания, изменения концентрации влаги в изучаемом материале с помощью измерения электрофизических величин при одновременном определении температуры и ее градиента с по "ющью размещенных в материале термо"пар и последующего определения по полученным кривым кинетики процесса теллообменных и массообменных свойств материала.

На чертеже изооражено устройство, с помощью которого осуществляют описываемый способ.

Исследуемый образец 1, собранный из отдельных пластин, вместе с термопарами и пластинами. эталонами (на чертеже не показаны) устанавливают на направляющие уголки 2 в пространстве между подвижной 3 и неподвижной - камерами. С помощью винта 5, перемещая подвижную камеру 3 пс направляющим 6, образец 1 плотно зажимают между камерами 3,4. Затем его теплоизолируют рамками 7, прилегание которых к образцу 1 обеспечивают стяжным устройством 8, установленным на этих рамках.

8 процессе исследования в камерах 3,4 создают и поддерживают требуемые температурно- влажностные параметры.

От рубильника 9 через автотрансформатор 10 электроэнергию подают к электроприборам.

Для повышения температуры среды в камерах 3 и 4 размещают электронагреватели 11, подключенные к электросети через стабилизатор напряжения 12.

Регулирование температуры воздуха в камерах 3 и 4 осуществляют контактными термометрами 13, соединенными с блоком 14 автоматов включения электронагревателей 11.

Измерение параметров переноса тепла производят с помощью термопар 15, подключенных к потенциометру 16 через многоточечный переключатель 17.

Охлаждение среды в камере 4 осуществляют путем прогонки охлаждающей смеси через змеевики 18, соединенные с термостатом 19. Равномерное распределение температуры в обеих камерах 3,4. достигают путем перемешивания воздуха осевыми вентиляторами 20, подключенными в электросеть к батарее 21 розеток через выпрямитель 22.

Влагосодержание исследуемого образца 1 определяют путем измерения электрофизических величин (емкости, диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь) прибором 23, к которому датчики влажности (на чертеже не показаны) подключают через многоточечный переключатель 24.

Для контроля начальных и конечных результатов измеряемых величин влажность пластин до i начала опыта и после опыта определяют путем взвешивания их в малой герметичной кювете (на чертеже не показана) размером 160.160 . 10 мм.

Это позволяет предотвратить испарение влаги из пластин образца в окружающую среду.

8 конце опыта после отключения измерительной аппаратуры подвижную камеру 3 отодвигают ;.о направляющим6, освобождают образец1, снимают теплоизоляцию, а пластины помещают в малые кюветы для взвешивания, Затем, для установления абсолютно сухого веса образца, необходимого для определения их влагосодержания, исследу мые образцы высушивают и сушильном шкафу 25 при температуре 105 С.

Таким образом, s результате осуществления комплекса операций становится возможным nof строить кривые кинетики переноса терла и влаги в

15 исследуемом материале, установить характер распределения поля температур и влагосодержания. определить направленность, плотность и мощность тепловых потоков в материале, а также градиенты температуры и влагосодержания материала.

20 Из кривых кинетики процесса можно определить (методом расчета по формулам) потенциал массопереноса, коэффициенты теплопроводности и темпсратуропроводности, удельную массоемкость, коэффициент диффузии влаги и термоградиентный

25 коэффициент.

При реализации этого способа можно в течение короткого времени определить тепло- и массообменные свойства материалов в одной установке.

Формула изобретения

1. Способ изуЧения тепло- и массопереноса в капилллрно-пористых и дисперсных материалах, наири85 мер в процессе сушки, путем их нагрева и охлаждения при контроле температуры и ее градиента и определепня влагосодержаиия, отличающийся тем, что, с целью определения комплексных дифференциальных и интегральных характеристик механизма тепло- и Mdccollcpeноса, нагрев и охлаждение осуществляют при заданных условиях однозначности, а определение влагосодержания ведут одновременно с определением температуры и ее градиента путем замера концентрации влаги и ес изменения в исследуемом материале с помощью

45 измерения электрофизических величин, и затем иэ

l кривых кинетики процесса определяют тегшо- и массообменные свойства исследу мого материала.

2. Способ. по п.1, отличающийся тем, что, с целью нахождения. коэффициента диффузии

50 влаги без промежуточного определения текугцего влагосодержания, в исследуемый материал помеща. ют эталоны с размещенными в ннх датчиками электрофизических величин.

3 Способпопп 1и2 отличающийся тем

55 что эталоны выполняют иэ материала, имеющего физические свойства, ацалогичные соответствующим свойствам исследуемого материала.

4. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч à ю шийся тем, что эталоны вьпголняют иэ материала с высокими вла89 гопоглощающими свойствами.

«16948

Составитель 10. а1аРтннчик

Техред 3. Фанта

Редактор Н Вирко

Корректор С. бскмар

Заказ 1632/179

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

Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раувлская наб., ц. 4/5