Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 129
Текст из файла (страница 129)
Мезод смешения. Предварительно нас грвтый нсследуемый газ направляется в калорнметр. Протекая через калорнметрнческое устройство, газ охлаждается, нагревая калоримстр, Искомую теплоемкость находят из уравнения теплового баланса, как прн обычном методе смешения. Схема установкн, работающей по методу смешення, яа которой 'можно измерять теплоемкость до Т = 1800 К, нзображена на рнс. 9.!9. Исследуемый газ предварнтельно подогревается в печи 1, Затем он поступает по трубке 2 в основной платниовый нагреватель 3, состоящяй нз двух концентричяо распороженных платиновых трубок, по которым пропускается злектрнческнй ток через токопроводы Еь Яз. Температура газа, покидающего печь н поступающего в калориметр бг нзмеряется термоларой 4, распо. ложенной внутрн основного нагревателя.
Калориметр 5 окружен калориметрнческой жидкостью термостата 6, которая непрерывно перемешивается. Повышенне температуры калориметра нзмеряется термометрами. Исследуемый газ, покидающий калорнметр, охлаждается до температуры калориметра. Масса газа т, протекшего через калорнметр, нзмеряется вне калориметра. Метод постоянного притока. В стацнонарном потоке исследуемого газа илн жндкостн устанавлнвают нагреватель, мощность которого измеряют. До нагревателя и после него уСтанавливают термометры сопротивления. В опыте нзмеряют расход исследуемого газа т', температуры Т, н Тз до н после нагревателя, тепловую мощность, вы- $ 9.3 Методьь определения колоричаскид свойств веществ 443 деляемую на нагревателе Яя. Теплоемкость рассчитывают по формуле (9,31) т' (Т вЂ” Тз) где дпеч — тепловые потери, которые можно исключить путем проведения опытов при двух расходах тз » паз, при этом устанавливают такие мощности ()„ и Цяь при ко.
торых Т, и,Т, остаются неизменными. Если принять, что потери теплоты калориметров в обоих случаях остаются постоянными, то амз ьиз (9 32 '(шз — шг) (Т вЂ” Тт) Схема устанорки, работающей по методу протока, изображена на рис. 9.20 (Ц. В термостате П находится нспаритель 1. Исследуемая жидкость испаряется с помощью нагревателя 2. Пар поступает по змеевику 8, в котором он принимает температуру Т, термостата 1, в калориметр 4, Наглевателем б к пару подводится некоторое количество теплоты. Температуру пара после нагревателя измеряют платиновым термометром б. Пройдя калориметр, лар поступает в холодильник 1, где кон( денсируется и .собирается в мерной колбе 8. В опытах измеряют истинную теплоемкость ср, так как подогрев газа нагревателем б составляет всего несколько градусов.
Расчет теплоемкости выполняют по (9.3!) нли (9,32). Интересным вариантом установки для исследования теплоемкости воды и водя-' : ного пара при давлениих до 30 МПа и температурах до 660 К является 'установка, описанная в (31), в которой использован замкнутый циркуляциониый контур, Оригиь нальным является вращающийся калориметр со специальным ртутным циркуляци. онным насосом, не имеющим каких бы то ни было уплотнений. В установке прцменен кедориметрический метод определения расхода жидкости, сущность которого состоит в том, что один и тот же поток исследуемой жидкости про- Рис 9.20.
Схема установки для измерения теплоемкостн ср паров. текает через основной калорнметр и через специальный калориметр-расходомер, находящийся при комнатной температуре. Теплоемкость исследуемой жидкости ср, прн этой температуре должна быль известна В калориметре жидкость нагревается от Тш до 1'з, за счет подведенной мощностн шо Массовый расход рассчитывают ло фор- муле Фт шз срв (Тан Тга) В основном калориметре, как отмечалось, устанавливается тот же расход жидкости, что и в расходомере, при практически том же давлении, но нагретой до некоторой температуры Ть Нагреватель калориметра повышает температуру от Т, до Т, за счет выделяемой мощности юз. Неизвестная теплоемкость ср в интервале температур (Тч— — Т,) ср — — срн — . (9.33) Т вЂ” Т Р' сез Т, Т' Методы исследования теплоемкости при постоянном объеме менее разработаны.
Основная трудность состоит в том, что с увеличением давления газа масса калориметрического сосуда, а следовательно, и его тепловое значение увеличиваются и становятся сравнимыми или даже превосходят тепло- емкость газа, что снижает точность результатов. Пример определения теплоемкости с, можно найти в (32). Здесь использован стальной сферический калориметр, рассчи- ь Рис. 9.21. Шаровой адиабатный калориметр )зля измерения теплоемкости. 1 — кзаорнметрнчесннй сосуд; у — васенка яз заянсн меди; 3 — прочная адяабзтная абааочна; З— спзумяназая абоаочаз: 5 — нарумнма нагрезатель; 5 — камал дая заемная заянся меди: 1— мешалка для перемешнзаняя нссзедуемого газа; 5 — гильза аагрезетеая; Р— сяаьза термопар.
Равд. 9 Экспериментальное определение геплофизнчсских свойств таниый на температуры до 770 К и павле. ния до 30 МПа. Схема калориметра изображена на рис. 9.2!. Калориметрическнй сосуд 1,окружен прочной оболочкой 8, В зазоре между ними засыпан слой записи меди 2. Калорнметрический сосуд, слой закиси меди и оболочка образуют дифференциальную термопару, по тюказанням которой подкержиаа1от,одинаковыми средние температуры оболочки, н калориметра, что сводит к минимуму тепловые потери и повышает точность калориметрирования. Калориметр пригоден для исследования как жидкостей, так и газов, причем процедура калориметрнческих измерений не отличается от описанной выше при методе непосредственного нагрева. Подведенная к калориметру теплота О» расходуется иа нагрев жидкости или лара массой т при постоянном объеме и элементов калориметра, при этом температура изменяется от Т, до Ть тогда Ом — зло т А с» = — — (9 34) ш (Та — Тз) гле А — тепловое значение калориметра.
Метод взрыва [331. Применяется для исследования при высоких температурах. Калориметр представляет собой прочный сосуд (рис. 9.22), внутрь которого вводится взрмвчатая смесь из водорода н кислорода и подмешивается исследуемый газ. Необходимо, чтобы газ не вступал в реакцию с продуктами взрыва. Температуру газа после взрыва (максимальную) определяют с использованием уравнения состояния по измеряемому значению максимального давления и массе смеси веществ.
Теплоемкость вычисляют по формуле Овэр псар сг св — — — с»пр.сг ' ° (9 "33) пг(Та — Т,) ' . т где О»»р — теплота взрыва; т — масса исследуемого газа; с»»р, »», тяр. »г — тепло- Рис 9.22. Схема калориметра для определения теплоемкости методом взрыва. 1 — к»яормметряческяа сосуд (бомб»п У вЂ” мембрака лля р»ге»трапам'язм»я»яяя давления; з— р»гястрярующяй прябер; 5 — ясточяяя света; 5— »ярк»льне; 5 водяной т»рмост»т; 1 — »ая»яья»я свеча; З вЂ” трубка хкя я»цояяьяяя калориметра.
емкость н масса продуктов сгорания; Т,— начальная н Т, — максимальная температу- ры продуктов сгорания после взрыва. 9.4. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОНСТВ НРИ ФАЗОВОМ РАВНОВЕСИИ ЭДЬ ОПРВДИЛПМИВ ДАВЛППИЯ ИАСЬМЦЕИЦЫХ ПАРОВ Метод точек кипения, Метод относится к динамическим, Он основан на,том, что жидкость закипает, когда давление насыщенных царав' становится равным внешнему давлению на жидкость.
Однако чтобы избежать влияния перегрева жидкости при кипении, измеряют не температуру кипящей жидкости, а температуру конденсации паров кипящей жидкости на специально сконструированном устройстве. При этом температура конденсации с большой точностью равна тсмпсратуре насыщения при давлении, под которым находится кнпшцая жидкость.
Схема установки, выполненной по ыетоду точек кипения [)[, изображена яа рис. 9.23. Исследуемое вещество кипит в нижней части сосуда 4. Пары вещества коиденсируются на гильзе измерителя температуры 2, иа козырьках 1 и стенке конденсатора 8.. Конденсат стекает в сосуд 4 через сепаратор 8 по патрубку б. Температура измеряется термопарой 7 или термометром, Давление насыщения измеряется по давлению инертного газа, подаваемого из системы из- Рис.
9.23. Схема метода точек кипения для измерения давления насыщения. Методы пзуеенил свойств лра фазовом равновесии' $9.4 Зилоллеиие аиертишм кизил К панерителян дийлелия Рис. 9.24. Схема статического метода изме. реник давленая насыщенных паров. мерения давления в верхнюю часть труб. ки у. ' С помощью нагревателя 6 можно менять режим кипения в широких предела..
Постоянство температуры конденсации при неизменном давлении инертного газа и при изменении интенсивности кипения жидкости свидетельствует о том, что температура насыщения измеряется верно. Пример применения метода точек ки. пения для исследования давления насыщенных паров щелочных металлов в интервале температур 800 — 1600 К можно нанти в [34). В [35) обстоятельно изучены методические вопросы постановки эксперимента по методу точек кипения. Статический метод. Этот метод исследования давления насыщенных паров является наиболее совершенным и разработанным.
Он может успешно применяться как для исследования чистых веществ, так и растворов [36), Рис. 9.25. Схема метода вскипания для из- мерения давления насыщения. Рис. 9.26. Схема метода Лэнгмюра для из- мерения малых давлений насыщения. l — ' камера мишеней; т — приемнвк мишеней; З епарнаи трубка; 4 — термопара; З вЂ” корунловаи чашка; Š— образец; 7 — толкатеаь мишеней. Принципиальная схема метода изображена иа рнс.
924 Исследуемое вещество заключено в пьезометре 4, расположенном в многосекциояной электрической печи 1, Пьезометр окружен термостатирующим, блоком 3. Температура блока и пьезометра в опытах измеряется термопарами 5. Давление пара над жидкостью уравновешивается через мембрану давлением инертного газа. В норпусе мембраны 2 имеется специальный электрод, который при перемещении мембраны может ее касатьси и замыкать электрическую цепь. О равенстве давлений инертного газа и насыщенного пара свидетельствует исчезновение или появление контакта при незначительном изменении давлении инертного газа с помощью сильфонного пресса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
