Теплофизические свойства некоторых авиационных топлив в жидком и газообразном состоянии Варгафтик Н.Б. (1013730), страница 23
Текст из файла (страница 23)
е. да Ьа ~ дх Л=л концентрация пара на выходе из трубки в шар равна средней концентрации пара в шаре. 148 Решение этой задачи рассмотрено Франк-Каменецким в работе (2) и имеет следующий вид: — Ог о»ям ех з и = и, 1/1 + — ) — е и' + ~; — ! з!п — + ( — 1)' — !е 6)6» Л»~ Е А»Е ~ Здесь з= — — отношение объема трубки к объему шара.
И ро Опыт дает возможность определить концентрацию пара п' в Ьсх шаре, т. е. при х=Е. При этом все члены с з!п — обращаются Е в 0 и решение можно записать так: о* о о я' / — — — мс» — зм м — =/1+ — ~ е го~ — — = е х' + — е "о ! 6 / яз Ь~» (5) 2. Описание экспериментальной установки Прибор для исследования диффузии системы мпары топлива Т-5 — воздух» изготовлен из молибденового стекла, Схема прибора дана на фиг. 2.
Объем шара выбирался таким, чтобы отношение объемов трубки и шара было не более 0,05. Применявшиеся в настоящем исследовании шары имели объем от 30 до 50 смз и дли. ну трубки 7. от !7 до 30 см. Для получения в опыте необходимых температур и равномерного температурного поля был изготовлен специальный термостат, схема которого показана на фиг, 3. !49 Ез При т) — и — ((1 это уравнение приводит к уравнению (4).
пЮ 6 В опытах т было не меньше 5000 сек., Е не более 30 см и измеряемые О были не меньше 0,1 см'/сек. Следовательно, минимальо В м1 ное значение — я'т было около 5. При этом величина е т,з — —, 4м~ была порядка 10 з и е ь' — порядка 10 з. Максимальное значение а в опытах равно 0,05, следовательно, численное значение второго члена в последнем выражении (5) для и'/и не превышало 10 ~, а третьего 10 'з. Первый же член всегда был больше или равен 0,75, так как количество продиффундировавшего воздуха не превышало в опытах 25',6 от объема шара.
Отсюда следует, что в условиях эксперимента все члены в уравнении (5), кроме первого пренебрежимо малы и, следовательно, при применении узких трубок без заметной погрешности можно пользоваться формулой (4). При а, близких к 0,05, поправка на конечное значение является существенной и должна учитываться при определении коэффициента диффузии. Для того чтобы иметь возможность помещать ~прибор в термостат, передняя торцовая, крышка 1 епо сделана съемной. Термостат имеет три нагревателя: основной и два охранных торцовых.
Мощность нагревателей изменяется автотрансформаторами, Основной нагреватель 8 расположен по слою слюды на массивном алюминиевом блоке 3, который служит для выравнивания температурного поля Предельная мощность основного нагревателя 1100 вт. Охранные нагреватели 8 на торцах термостата имеют мощность около 200 вг каждый, Поддержание постоянной температуры в течение длительного времени осуществляется электронным регулятором типа ЭПД, который управляет током основного нагрева- Фиг.
3. Экспериментальнан установка для измерений коэффициента диффузии. ! — торцовая съемиа» крышка термостата, т — термопары, 5 — алюминиевый блок, à — стержень для передвижения прибора, 5 — охранные нагреватели, 6 — прибор для измерения диффузии, 7 — тецлоизолация, 6 †основн электрический нагреватель.
У вЂ” отверстие в торцовой крышке термостата теля. Для контроля однородности поля температура измеряется в различных точках термостата, для чего служат три хромель-алюмелевые термопары 2, Посредством переключателя в электрической цепи можно подключать попеременно каждую из трех термопар к потенциометру ППТВ-1. Температура в опытах поддерживалась постоянной с точностью до 0,2' С. Для того чтобы стеклянный прибор был заполнен толь|ко паром исследуемой жидкости, была создана вакуумная установка, схема которой показана на фиг, 4, В сухой промьпый прибор для исследования диффузии заливается небольшое количество жидкости.
Количество заливаемой жидкости рассчитывается так, чтобы давление пара в приборе прн температуре опыта было немногим больше атмосферного (при испытании топлива Т-5 в прибор наливалось не более 0,5 смв этого топлива). Далее прибор присоединяется к вакуумной установке и погружается в сосуд Дьюара с жидким азотом. Жидкость замораживается, после чего производится откачка воздуха из прибора. При достижении вакуума порядка 10 ' мм рт, ст. конец трубки 150 запаивается и прибор отсоединяется от вакуумной установки, Для измерения вакуума применяется вакуумметр типа УТВ-49, чувст- вительным элементом которого является манометрическая лампа ЛТ-2, впаянная в установку.
Фнт. 4. Схема вакуумной установки. ! — форввкууиный насос. у,  — ловушки. б — сосуд дьшзоз. 5 — роибор. из которого откзчивзотси воздух. б — жидкий азот. 7 — диффузионный насос.  — форвикууиный бзллои, 3. Методика проведения экспериментов Прибор, заполненный небольшим' количеством исследуемой жид кости, после откачки воздуха помещается в термостат. Предвари тельно на диффузионной трубке прибора наносятся два надреза- метки, расстояние между которыми измеряется и фиксируется.
Термостат разогревается до температуры опыта Когда тсмпература во всем термостате выравнивается, запаянный конец трубки выдвигается через отверстие в торце термостата наружу и обламывается на месте первой метки, Давление пара в приборе выравнивается до атмосферного, Момент выравнивания давления определяется по окончанию запотевания зеркала и это время принимается за начало опыта.
С этого момента прибор снова вводится в термостат. Продолжительность времени опыта т>5000 сек. По истечении этого времени открытый конец трубки выдвигается из термостата и быстро запанвается, Во время за~пайки прибор остается при температуре опыта. Время запайки отмечается как время конца опыта. Послс этого прибор извлекается из печи и охлаждается до комнатной температуры. Затем определяются все величины, необходимые для подсчета коэффициента диффузии, Сечение трубки з должно быть ~проверено на однородность и измерено ртутным столбиком еще до изготовления 51рибора. Для определения объема Р прибора и объема о воздуха, продиффундированшего в прибор во время опыта, запаянный прибор 151 взвешивается на аналитических весах.
После этого прибор погружается в дистиллированную воду комнатной температуры и под водой конец вспомогательного отростка обламывается. Вода быстро засасывается в прибор и заполняет весь объем, за исключением объема, закятого воздухом, Прибор с пузырьком воздуха и водой снова взвешивается. Затем весь прибор заполняется водой и опять взвешивается. Определенный таким образом объем воздуха приводится к температуре и давлению опыта ~по формуле Ю=Ф вЂ”, ргт ! рт, ' где е — объем воздуха в приборе при температуре Т и давлении р; Т и р — абсолютная температура в термостате и атмосферное давление во время опыта; Т, и р, — абсолютная температура и давление воздуха при заполнении прибора водой (при обламывании конца вспомогательного отростка); в, †объ воздуха в приборе при температуре Т, и давлении р,. Давление р1 рассчитывается с учетом давления насыщенного пара воды при комнатной температуре и давления насыщенного пара исследуемой жидкости при этой же температуре, Давление насыщенного пара для ~каждой фракции исследуемой жидкости при таком же соотношении фаз, как и в опыте, определяется экспери- ментально, В прибор заливается примерно такое же, как в опыте, количество исследуемой фракции Т-5, вспомогательный отросток со- единяется с одним из колен 11-образного ртутного манометра (дру- гое колено оставляется ипкрытым) и диффузионная трубка прибора присоединяется к вакуумной установке, С целью понижения давле- ния паров исследуемой фракции Т-5 в приборе во время откачки воздуха исследуемая жидкость замораживается в жидком азоте.
При достижении вакуума ~порядка 1О-' мм рт, ст. диффузионная трубка перепаивается и отсоединяется от вакуумной уставов~хи. Про- странство над столбиком ртути в одном из колен манометра при этом будет заполнено только паром исследуемой фракции Т-5. Зная атмосферное давление, можно подсчитать давление насыщенного пара исследуемой фракции пара Т-5, Длина Е трубки прибора опре- деляется следующим образом: обламывается трубка по второму над- резу, измеряется длина оставшейся части трубки и к ней прибав. ляется расстояние между ранее нанесенными мепками. При подсчете коэффициента диффузии нами учитывалась поправ- ка на объем воздуха, находившегося в трубке в конце опыта В уравнении (5) отношение концентраций пара в шаре до и по- сле опыта можно выразить через объем оч воздуха, продиффунди- ровавшего в шар, и объем 1~а шара следующим образом; — =1 —— ~о по ~о 152 Из опыта можно определить объем о воздуха, продиффундировав- шего в прибор, и объем р' всего прибора, Только при применении очень узких трубок можно считать ( ) — 1 — ~ — — Р( — а е ).
(7) Выразим теперь — 'Р через концентрацию пара в начале и в конка це опыта в шаре. Из доказанного выше следует, что концентрация пара в трубке линейно зависит от х, следовательно, тттр 1 а' — 1 — —— " тр 2 ттр а так как 1 тр — =р р'о то (8) т'о тто аа Определив из соотношений (8) и (9) о„/ор, подставим в уравнение (7),полученное отношение и выражение (9) для ор/К>. Пренебрегая членами с е', получаем — "..=( — .".)...,.(' Й Приравнивая правую часть этого выражения первому члену в выражении (5), находим от (" ) =(1 — — е)е (9) 153 (6) ао В экспериментах с парами Т-5 применялись трубки, объемом которых ~пренебрегать нельзя, Найдем поправку, ~которую необходимо вводить при пользовании выражением (6), Так как »тр 1 где з= — оэ+о,р —— ор(1+ — ), т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
