RU1786408C - Способ комплексного определени характеристик тепло- и массопереноса капилл рно-пористых и дисперсных материалов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение может найти применение в строительной, пищевой и других отрасл х промышленности. Сущность изобретени : исследуемый материал в виде пакета пластин устанавливают в теплоизолированную кассету, открытую со стороны одной из торцовых поверхностей пакета, насыщают пластины жидкостью, после чего осуществл ют однонаправленный тепло- и массоперенос через пластины путем их сушки с открытого торца потоком воздуха посто нной температуры и влажности, измер ют температуру и влажность до момента отклонени  температуры или влажности закрытых торцов пластин от начальных значений, после чего рассчитывают характеристики тепло- и массопереноса. Устройство дл  комплексного определени  характеристик тепло- и массопереноса капилл рно-пористых и дисперсных материалов содержит тепло- вентил ционное оборудование, тепловлаго- изолированную кассету с открытым торцом дл  испытываемого материала, термодатчики , блок управлени  скоростью потока воздуха, сигнализатор длительности измерений , датчики влажности и аэродинамическую трубу, на открытом участке кассеты размещены термодатчики и датчики влажности , соединенные с блоком управлени  скоростью потока, а на противоположном от открытого участка кассеты размещены термодатчики и датчики влажности, соединенные с сигнализатором длительности измерений, причем кассета помещена в аэродинамическую трубу, соединенную с тепловентил тором, причем датчики влажности могут быть выполнены в виде гальванических пар. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 6 табл., 1 ил. VJ |СО о I-N о |СО

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  определени  тепло- и массоперёносных характеристик капилл рно-пористых и дисперсных материалов. Оно может найти применение в строительной, пищевой и других отрасл х промышленности, где необходимо

знать тепломассопереносньге характеристики капилл рно-пористых материалов.

Известны способы комплексного определени  характеристик тепло- и массопереноса капилл рно-пористых материалов при осуществлении з образце, набранном в виде пакета плоскопараллельных пластин , однонаправленного тепло- и массопе- реноса путем сушки.

К недостаткам способов следует отнести необходимость неоднократного прерывани  процесса сушки с целью разбора и вывешивани  пластин образца, мала  информативность экспериментального исследовани , так как дл  определени  зависимости искомых характеристик от температуры и влагосодержани  необходимо проведение целого р да опытов, существенное вли ние контактного сопротивлени  тепло- и массопереносу в местах стыковки пластин, так как потоки тепла и массы ориентированы в направлении, перпендикул рном плоскост м контакта пластин материала.

Ближайшим техническим решением к изобретению  вл етс  способ изучени  тепло- и массопереноса в капилл рно-пористых и дисперсных материалах, заключающийс  в приготовлении из исследуемого материала плоскопараллельных пластин, увлажнении пластин до заданной влажности , собирании образца в виде пакета пластин , тепло- и влагоизол ции его по боковой поверхности, осуществлении однонаправленного тепло-и массопереноса путем сушки, измерении температуры и влагосодержани  внутри образца с помощью датчиков, закладываемых между пластинами образца в нескольких точках по высоте образца , и определении на кривых кинетики сушки характеристик тепло- и массопереноса .

Недостатком данного способа  вл ютс  существенные искажени  в процессе тепло- и массопереноса, вносимые контактным сопротивлением в местах стыковки пластин с датчиками температуры и влагосодержани , размещенными между пластинами материала . Эти искажени  обусловлены тем, что потоки тепла и массы пронизывают плоскости контакта пластин и датчики влагосодержани . Вследствие невозможности добитьс  идеального контакта между пластинами в местах стыковки образуютс  пленки жидкости или паро-газовые прослойки , значительно отличающиес  по свой- ствам от самого материала. Датчики температуры и влагосодержани , закладываемые между пластинами, также нарушают их контакт между собой, а материал датчиков влагосодержани , кроме того,  вл ютс  дополнительным сопротивлением тепло- и массопереносу. Все это существенно снижает точность определени  характеристик тепло- и массопереноса указанным способом . Данный способ не позвол ет определ ть зависимость искомых характеристик от

температуры и влагосодержани  из одного опыта, дл  этого необходимо проведение серий испытаний, что св зано со начитель- ными затратами времени и средств. Кроме того, используемые проницаемые датчики предназначены дл  измерени  только влагосодержани  материала,что не позвол ет определ ть характеристики тепло- и массопереноса при диффузии в материале

не воды, а других жидкостей, например

растворителей в полимерах. Последнее существенно сужает область применени  указанного способа.

Известна установка дл  комплексного

5 определени  характеристик тепло- и массопереноса капилл рно-пористых материалов , содержаща  кассету с испытуемым материалом, набранным в виде пакета плоскопараллельных пластин, содержащую

0 прижимные элементы дл  ст гивани  пластин в образец и датчики температуры, размещенные между пластинами образца (см. книгу Журавлевой В.П. Массоперенос при термообработке и сушке капилл рно-пори5 стых строительных материалов. - Минск: Наука и техника, 1972, с.54...67).

Недостатком данной установки  вл етс  то, что потоки тепла и массы ориентированы в кассете перпендикул рно плоскости

0 контакта пластин материала, при этом существенные искажени , снижающие точность измерений, внос тс  контактным сопротивлением между пластинами, а также закладными датчиками. Дл  определени 

5 зависимости характеристик тепло- и массопереноса от температуры и влагосодержани  на предлагаемом устройстве необходимо проводить серии опытов, причем в каждом опыте необходимо многократ0 но проводить процессы разборки и сборки образца с целью определени  веса пластин, что существенно снижает точность определени  и производительность установки. Ближайшим техническим решением к

5 изобретению  вл етс  установка дл  изучени  тепло-и массопереноса в капилл рно-пористых и дисперсных материалах. Установка содержит кассету с испытываемым материалом, набранным в виде пакета

0 плоскопараллельных пластин, имеющих тепло- и влагоизол цию боковых поверхностей , содержащую прижимные элементы дл  ст гивани  пластин в образец и датчики температуры, размещенные между пласти5 нами образца, по обеим сторонам кассеты расположены теплоизолированные камеры с тепловентил ционным оборудованием и контрольно-измерительной аппаратурой внутри, оборудование и аппаратура в каждой камере выполнены одинаковыми в виде

тепловентил ционной системы с электронагревател ми , испзрительно-конденса- ционного контура с вод ной емкостью, замкнутого холодильного контура с низкотемпературным хладагентом, системы регулировани  температуры и влажности среды в камерах, а в исследуемом материале размещены датчики электрофизических величин , подключенные к сети через блок управлени .

Недостатком данной установки  вл етс  то, что поток тепла и влаги ориентированы в кассете перпендикул рно плоскост м контакта пластин, поэтому существенные искажени , снижающие точность измерений , внос тс  в процессе контактным сопротивлением тепло- и массопереносу в местах стыковки пластин, а также датчиками температуры и влагосодержани , расположенными между пластинами. Данное устройство не пригодно дл  определени  зависимости искомых характеристик от тем- пературы и влагосодержани  из одного опыта. Дл  этого необходимо проведение серий опытов с разными начальными значени ми температуры и влагосодержани  материала, а также параметров тепловентил ционных камер. Кроме того, используемые проницаемые датчики влагосодержани  не пригодны дл  измерени  содержани  в материале других жидкостей, что не позвол ет использовать известную установку дл  определени  тепло- и массо- переносных характеристик при диффузии в материале не только воды, но и других жидкостей , например растворителей в полимерах .

Цель изобретени  - повышение точности и расширение области применени .

Цель достигаетс  тем, что по способу комплексного определени  характеристик тепло- и массопереноса капилл рно-пористых и дисперсных материалов, включающему установку пластин исследуемого материала в тепловлагозащищенную кассету с размещенными в ней термодзтчиками, насыщение пластин жидкостью, создание через пластины однонаправленного теп/ю- и массопереноса, измерение температуры пластин и определение характеристик тепло- и массопереноса, кассету с установленным а ней пакетом пластин тепло- изолируют, оставл   ее открытой со стороны одной из торцовых поверхностей пакета пластин, а после насыщени  пластин жидкостью однонаправленный тепло- и массоперенос через пластины осуществл ют путем их сушки с открытого торца потоком воздуха посто нной температуры с содержанием паров жидкости, измер ют

температуру и влажность в зоне торцовых поверхностей пластины, обеспечива  посто нство температуры и влажности на открытом торце пакета пластин путем регулировани  расхода воздуха, а измерение температуры и влажности продолжают до момента отклонени  температуры или влажности закрытых торцов пластин от начальных значений, после чего рассчитывают

0 характеристики тепло- и массопереноса.

Устройство дл  комплексного определени  характеристик тепло- и массопереноса капилл рно-пористых и дисперсных материалов, содержащее тепловентил ци5 онное оборудование, тепловлагоизолиро- ванную кассету дл  испытываемого материала, содержащую прижимные элементы дл  ст гивани  и термодатчики, дополнительно снабжено блоком управлени 

0 скоростью потока воздуха, сигнализатором длительности, датчиками влажности и аэродинамической трубой, при этом кассета выполнена в виде двух прижимных или двух перпендикул рных им направл ющих пла5 стин и тепловлагоизолирована, кроме участка со стороны одного из торцов, на открытом участке кассеты размещены термодатчики и дзтчики влажности, соединенные с сигнализатором длительности

0 измерений, причем кассета помещена в аэродинамическую трубу, соединенную с теплсвентил тором, датчики влажности выполнены в виде гальванических пар, причем электроды датчиков закреплены в кассете

5 параллельно ее торцам.

При анализе известных технических решений не обнаружены решени , имеющие признаки, сходные с отличительными признаками изобретени . На основании прове0 денного анализа можно сделать вывод, что за вленное техническое решение обладает существенными отличи ми.

Совокупность всех существенных признаков позволит за счет уменьшени 

5 вли ни  контактного сопротивлени  и искажений , вносимых закладными датчиками, повысить точность определени  характеристик тепло- и массопереноса. расширить область применени  за счет определени 

0 характеристик тепло-и массолереноса при диффузии в материале электролитов.

Сущность способа состоит в следующем .

При сушке образца с одной из поверх5 ностей, образованной из боковых поверхностей пластик исследуемого материала, при тепловлагоизол ции остальных поверхностей тепло- и массоперенос осуществл етс  в направлении, параллельном плоскост м контакта пластин исследуемого материала.

(Xo, r), U(X0, т)}

X° Г д U (Х° г) I

U(X,.r)-u0 .

dr--J +

где A, a, am - соответственно теплопроводность , температуропроводность и коэффициент диффузии массы вещества;

РО - плотность сухого материала;

Т, U -температура материала, содержание жидкости в нем;

Со, Сж - теплоемкость соответственно сухого материала и жидкости;

Х0 - рассто ние до места расположени  датчиков температуры и содержани  жидкости в материале;

t- врем ;

v- переменна  интегрировани .

Характеристики тепло- и массопереноса определ ютс  комплексно в зависимости от температуры Т(Х0, г) и содержани  жидкости U(Xo, т), измеренными в сечении X Хо.

Значение фиксируемой координаты X Х0 в принципе может быть различным, исключа  крайние значени  Х0 0 и Х0 L, при которых расчетные формулы тер ют смысл. Вообще говор , можно найти оптимальное значение Хо в смысле соотношени  между заданной длительностью опыта, его информативностью и точностью определени  искомых характеристик, но это не  вл етс  объектом прит заний данной за вки. При этом значение Х0 входит в расчетные формулы (14)-(1б) как параметр.

Таким образом, дл  определени  характеристик тепло- и массопереноса необходимо измер ть изменение температуры и содержани  жидкости в одном сечении, отсто щем от открытого торца образца на заданном рассто нии .

Дл  обеспечени  возможности определени  характеристик тепло- и массопереноса при диффузии вматериалене тол ько воды, но и других жидкостей в качестве датчика концентрации жидкости используют гальваническую пару, причем электроды пары закладывают, параллельно открытому торцу образца и заключают между

-У2

dv

(16)

ними по крайней мере одну из пластин исследуемого материала.

Использование гальванической пары в качестве преобразовател  позвол ет измер ть

содержание жидкостей, при контакте которых с электродами из разнородных металлов возникает гальваноЭДС в частности р да растворителей в полимерах.

Дл  повышени  точности определени  характеристик тепло- и массопереноса толщина информативного сло  материала, содержание жидкости в котором определ ет выходную характеристику преобразовател , должна быть как можно меньшей, так как надо измер ть

содержание строго в сечении Хо, а не в слое, в котором оно заключено.

При толщине информативного сло  R в расчетные формулы вноситс  погрешность установки датчика А ±2R/X0. При применении гальванической пары с установлением электродов на заданном рассто нии Х0 параллельно открытому торцу образца обеспечиваетс  минимальное искажение температурного пол , а погрешность установки датчика не превышает величины А- ±2г/Хо, гдег-диаметрэлек- тродоз гальванической пары. При применении других электрофизических датчиков содержани  жидкости, например кондуктометрических, толщина информативного сло  R r, что увеличивает

погрешность.

Между электродами гальванической пары заключают по крайней мере одну из пластин исследуемого материала дл  того, чтобы исключить вли ние контактных искажений между пластинами. Если

электроды расположены с обеих сторон пластины (группы пластин), то выходна  характеристика гальванической пары определ етс  содержанием жидкости в пластине (группе пластин), а не в местах их контакта между собой. Если оба электрода

расположить в одной плоскости контакта пластин , то на выходную характеристику гальванической пары может оказать существенное вли ние пленка жидкости, образующа с  в месте стыковки пластин.

Опыт продолжают до момента отклонени  температуры или содержани  жидкости закрытого торца образца от начальныхзначений.

На чертеже схематично представлено устройство, реализующее способ комплекс- ного определени  тепло- и массопереноса капилл рно-пористых материалов.

Устройство состоит из тепловентил ци- онной системы, аэродинамической трубы (на чертеже не показаны) и кассеты с испы- тываемым материалом. Кассета включает в себ  корпус 1 с крышкой 2, внутри которого параллельно его оси закреплен блок из двух прижимных 3 и двух направл ющих 4 пластин , служащих дл  размещени  в про- странстве между ними образца в виде стержн , набранного из полос 5 исследуемого материала. Внутренние, обращенные к образцу поверхности прижимных и направл ющих пластин снабжены плоским влагонепроницаемым теплоизол тором 6. Пластины теплоизол торов 6 в области нижнего торца образца имеют ступенчатое удлинение на величину толщины дна корпуса 1 дл  обеспечени  выхода торца образца вместе со ступенчатыми удлинени ми теплоизол торов заподлицо с внешней поверхностью дна корпуса 1. Направл ющие пластины 4 закреплены на одной из прижимных пластин 3 (на чертеже не показано), а втора  прижимна  пластина свободна и способна перемещатьс  между направл ющими пластинами 4 в направлении, перпендикул рном первой прижимной пластине. Прижимные пластины содержат ст гиваю- щие элементы дл  обеспечени  требуемого прижати  полос образца друг к другу, состо щие из двух профильных элементов, между плоскост ми 8, 9 которых создаетс  усилие прижати  четырьм  пружинами 10 при за- винчивании четырех винтов 11. Дно корпуса 1 имеет пр моугольное отверстие, в котором размещен торец образца заподлицо с внешней поверхностью дна кассеты. Крышка 2 корпуса имеет отверстие, в котором размещен элемент 12 с уплотнением 13, прижимаемый к верхнему торцу образца с помощью крышки 14, навинчивающейс  на крышку 2 корпуса 1. На направл ющих пластинах 4 блока параллельно дну корпуса 1 и на заданном рассто нии от внешней поверхности дна закреплены чувствительные элементы датчика 15 температуры и электроды датчика 16 содержани  жидкости в материале с возможностью переме- щени  в горизонтальной плоскости параллельно прижимным пластинам 3. Соединительные проводники датчиков температуры и содержани  жидкости собраны в кабель 17 и выведены из корпуса 1 через

трубку 18, предотвращающую их механическое повреждение, к коммутирующему устройству (КУ) блока регистрации ( : чертеже не показаны). На внешней поверхности уплотнени  13 элемента 12 размещены чувствительные элементы датчиков температуры 19 и содержани  жидкости в материале 20, соединительные проводники которых выведены на разъем 21, служащий дл  подключени  их к устройству, обеспечивающему максимально возможную длительность опыта. На открытом торце образца дополнительно размещены чувствительные элементы датчиков температуры 22 и содержани  жидкости в материале 23, подключенные к устройству 24 управлени  скоростью потока воздуха.

Датчики 16, 20, 23 содержани  жидкости в материале, расположенные соответственно на заданном рассто нии на верхнем торце образца (внешн   поверхность уплотнени  13 элемента 12) и на открытом торце образца, выполнены в виде гальванических пар,

В пространстве между корпусом 7 кассеты и блоком прижимных 3 и направл ющих 4 пластин размещен теплоизол тор (на чертеже не показан), а вс  кассета помещена в аэродинамическую трубу, в которую нагнетаетс  воздух от тепловентил цион- ной установки. Об окончании опыта суд т по показани м сигнализатора 25 длительности опыта.

Устройство дл  осуществлени  способа работает следующим образом.

Исследуемый материал изготавливают в виде полос 5, имеющих ширину, равную ширине прижимных пластин, и длину, превышающую длину прижимных пластин на толщину дна корпуса 1. Пластины исследуемого материала насыщают до заданного значени  содержани  жидкой фазы, добиваютс  также равномерного распределени  температуры в материале.

Из корпуса 1 при сн той крышке 2 извлекаетс  блок прижимных 3 и направл ющих 4 пластин. На плоскость теплоизо- л тора прижимной пластины, жестко скрепленной с направл ющими пластинами , укладываютс  полосы исследуемого материала так, чтобы материал не выходил за пределы плоских теплоизол торов прижимной и направл ющих пластин.

По достижении мест креплени  чувствительных элементов датчика 15 температуры и электродов 16 гальванической лары полосы исследуемого материала вставл ютс  между чувствительными элементами и электродами . Затем снова происходит укладка

пластин образца до заданной отметки, после чего исследуемый образец накрываетс  второй прижимной пластиной и ст гиваетс  при помощи двух пар профильных элементов с помощью винтов 11 и пружин 10. Подвижна  прижимна  пластина (вместе с закрепленным на ней плоским влагонепроницаемым теплоизол тором) перемещаетс  между теплоизол торами 6 направл ющих пластин 4 плотно без зазоров.

Таким образом, после ст гивани  прижимных пластин 3 образец, набранный в виде стержн  пр моугольного сечени  из полос 5, оказываетс  тепло- и влагоизоли- рован по боковой поверхности плоскими влагонепроницаемыми теплоизол торами б прижимных 3 и направл ющих 4 пластин блока.

При ст гивании прижимных пластин чувствительные элементы датчика 15 температуры и электроды 16 гальванической пары имеют возможность перемещени  в пазах направл ющих пластин в горизонтальной плоскости параллельно прижимным плоскост м во избежании их обрыва.

.Затем блок прижимных и направл ющих пластин вместе с образцом помещаетс  в корпус 1 и крепитс  на его дне (креплени  на чертеже не показаны). Причем нижний торец образца оказываетс  заподлицо с внешней поверхностью дна корпуса вместе с частью торцовых поверхностей плоских теплоизол торов прижимных 3 и направл ющих 4 пластин блока.

Пространство между корпусом 1 и блоком с образцом засыпаетс  слоем теплоизо- л тора и на корпус 1 навинчиваетс  крышка 2. Затем в отверстие крышки 2 корпуса 1 помещаетс  элемент 12, который прижимаетс  к верхнему торцу образца уплотнением 13 с помощью крышки 14, навинчивающейс  на крышку 2 корпуса 1.

Кассета помещаетс  в аэродинамическую трубу, кабель 17, выведенный через трубку 18, соедин етс  с коммутирующим устройством блока регистрации, а датчики температуры и содержани  жидкой фазы, размещенные на внешней поверхности уплотнени  13 элемента 12 и прижимные к верхнему торцу образца, соедин ютс  кабелем с блоком управлени  с помощью разъема 21.

Затем в аэродинамическую трубу подаетс  воздух посто нной температуры Тср с содержанием паров выдел емой из образца жидкости Ucp оттепловентил ционной установки и производитс  процесс сушки образца через нижний открытый торец образца.

В процессе опыта скорость потока воздуха регулируетс  устройством 24, получающим информацию от датчиков температуры 22 и содержани  жидкости 23 на открытом торце образца и поддерживающим значени  этих параметров на посто нном

уровне.

В течение опыта измер етс  изменение во времени температуры Т(Х0, т) и содержани  жидкости в материале U(X0, т) с помощью датчиков 15, 16. Опыт продолжаетс  до момента времени, когда датчики температуры или содержани  жидкости, прижимаемые к верхнему торцу образца элементом 12, зафиксируют отклонение контролируемых параметров от начальных

значений Т0 или U0. С этого момента образец уже не может соответствовать полубесконечному стержню, так как потоки тепла или влаги достигли его верхнего торца, поэтому формулы (14-16) станов тс  неточными и опыт должен быть закончен. Достигаема  максимально возможна  длительность опыта позвол ет получить наибольшую информативность исследований. На основании полученной информации

Т(Х0, z)n U(X0, т) по формулам (14-16) рассчитываютс  характеристики тепло- и массопе- реноса в зависимости от измер емой температуры и содержани  жидкости в материале ,

Предлагаемый способ по сравнению со способом-прототипом обладает следующими преимуществами.

Более высокой точностью определени  характеристик тепло- и массопереноса за

счет уменьшени  вли ни  контактного сопротивлени  и искажений, вносимых закладными датчиками. В способе-прототипе потоки тепла и массы пронизывали плоскости контакта пластин материала между собой и закладные датчики влагосодержани , а в предлагаемом способе они ориентированы параллельно плоскост м контакта и не пронизывают проницаемые датчики влагосодержани .

Применение датчиков содержани  жидкости в материале в виде гальванических пар позвол ет повысить точность измерений за счет уменьшени  погрешности установки датчиков, так как информативный слой, определ ющий выходную характеристику гальванического преобразовател ,гораздо уже, чем при использовании других электрофизических преобразователей.

Кроме того, использование гальванических преобразователей позвол ет расширить область применени  способа на определение характеристик тепло- и массопереноса при диффузии в материале не

только воды, но и других жидкостей, при контакте с которыми гальванические пары генерируют ЭДС.

Дл  определени  зависимости определ емых характеристик тепло- и массопере- носа от температуры и содержани  жидкости в материале в способе-прототипе необходимо проведение серий опытов. Предлагаемый способ позвол ет определ ть эту зависимость в одном опыте.

Предлагаемое устройство по сравнению с установкой-прототипом обладает следующими преимуществами.

Обеспечиваетс  повышение точности определени  характеристик тепло- и массо- переноса за счет уменьшени  вли ни  контактного сопротивлени  между пластинами образца и за счет уменьшени  искажений, вносимых закладными датчиками. В установке-прототипе тепло- и массоперенос ор- ганизован в направлении, пересекающем плоскости контакта пластин образца между собой. Существенные искажени  при этом внос т контактные сопротивлени  тепло- и массопереносу в местах стыковки пластин и проницаемые датчики влагосодержани , В предлагаемом устройстве потоки тепла и массы не пронизывают плоскости контакта и проницаемые датчики влагосодержани , поэтому указанным сопротивлением тепло- и массопереносу можно пренебречь.

В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом использованы гальванические преобразователи в виде электродов гальванических пар. Это позвол ет расши- рить область использовани  устройства на определение характеристик тепло- и массо- переноса при диффузии жидкостей, при контакте с которыми гальванические преобразователи генерируют ЭДС, в частности, р да растворителей в полимерах,

Использование предлагаемой конструкции кассеты, в которую помещаетс  исследуемый образец, при помещении ее в аэродинамическую трубу, в которой дости- гаетс  скорость обдува образца, обеспечивающа  отсутствие внешнедиффузионного сопротивлени  на открытой поверхности образца по теплу и массе, позвол ет определ ть зависимость характеристик тепло- и массопереноса от температуры материала и содержани  распределенной в нем жидкости в одном опыте. Этому способствует использование образца в виде стержн  с тепло- и влагоизол цией по боковой повер- хности и поверхности одного из торцов, ко- торый в течение опыта соответствует полубесконечному стержню.

В установке-прототипе образец используетс  в виде пластины ограниченной толщины при организации тепло- и массообме- на с двух сторон пластины, не позвол ющего добитьс  в образце автомодельного режима. Этому преп тствует и невозможность обеспечени  отсутстви  внешнедиффузионного сопротивлени  на поверхности тепло- и массообмена образца. Поэтому на установке-прототипе необходимо проведение серии опытов дл  определени  зависимости искомых характеристик тепло-и массопереноса от температуры и влажности материала.

Пример конкретного выполнени .

Корпус кассеты с крышкой, вкладыш с прижимной крышкой были выполнены из полиметилметакрилата. Прижимные и направл ющие пластины блока были изготовлены из листового стеклотекстолита толщиной 10 мм. На внутреннюю поверхность прижимных и направл ющих пластин закрепл лись теплоизолирующие пластины из плотного пенопласта толщиной 10 мм, на поверхности которых, обращенных к исследуемому материалу, была наклеена пленка, преп тствующа  переносу жидкости из исследуемого материала в пенопласт.

Исследуемый материал нарезалс  из пластин толщиной до 5 мм в виде полос шириной 20 мм и длиной 110 мм и укладывалс  в стержень с размерами 20 х 20 х xl 10 мм.

В качестве датчика температуры использовалась хромель-копелева  микротермопара диаметром 0,15 мм, сваренна  встык, в качестве датчика содержани  жидкой фазы - гальванопара на проволочных электродов диаметром 0,15 мм из меди и стали, покрытой слоем цинка толщиной 0,008 мм.

В табл. 1-3 представлены значени  характеристик тепло- и массопереноса композиционного полимерного материала (КПМ) при диффузии в нем растворител , з в табл. 4-6 - значени  этих же характеристик, но при диффузии в КПМ влаги при различном содержании в материале соответственно растворител  и влаги и дл  различных значений температуры в материале.

Представленные характеристики тепло- и массопереноса определ лись при варьировании параметра Х0 от 3,5 до 12 мм. При этом измен лась длительность опыта, а наблюдаемый разброс характеристик тепло- и массопереноса; определ емых при различных значени х Х0, укладывалс  в диапазон погрешности определени  А, о. и а т.

Достоверность полученных данных по характеристикам тепло- и массопереноса определ лась в результате сравнени  расчетных и экспериментальных значений температуры и содержани  жидкой фазы в течение эксперимента дл  различных значений Хо. Расчетные кривые изменени  температуры и содержани  жидкой фазы определ лись в результате решени  пр мой задачи тепло- и массопереноса дл  значений характеристик тепло-и массопереноса, найденных в эксперименте, при краевых услови х , реализованных в эксперименте.

Сравнение расчетных и эксперимен- тальных кривых изменени  температуры и содержани  жидкой фазы (как воды, так и растворител ) показали, что их отклонени  не превышают погрешности измерени  соответствующей нулевой величины (темпера- туры или содержани  жидкой фазы), следовательно, определ емые характеристики  вл ютс  достоверными.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Способ комплексного определени  характеристик тепло- и массопереноса капилл рно-пористых и дисперсных материалов , включающий установку пластин исследуемого материала в тепловлагоза- щищенную кассету с размещенными в ней термодатчиками, насыщение пластин жидкостью , создание через пластины однонап- равленного тепло- и массопереноса, измерение температуры пластин и определение характеристик тепло-и массоперено- са. отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  области применени , кассету с установленным в ней пакетом пластин теплоизолируют, оставл   ее открытой со стороны одной из торцевых поверхностей пакета пластин, а после насыщени  пластин жидкостью однонаправленный тепло- и массоперенос через пластины осуществл ют путем их сушки с открытого торца потоком воздуха посто нной тем- пературы и содержани  паров жидкости, измер ют температуру и влажность в зоне

   торцевых поверхностей пластин, обеспечива  посто нство температуры и влажности на открытом торце пакете пластин путем регулировани  расхода воздуха, а измерение температуры и влажности продолжают до момента отклонени  температуры или влажности закрытых торцов пластин от начальных значений, после чего рассчитывают характеристики тепло- и массопереноса.
2. 2. Устройство дл  комплексного определени  характеристик тепло- и массопереноса капилл рно-пористых и дисперсных материалов, содержащее тепловентил ци- онное оборудование, тепловлагоизолиро- ванную кассету дл  испытываемого материала, содержащую прижимные элементы дл  ст гивани  и термодатчики, о т- личающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  области приме- нени , оно дополнительно снабжено блоком управлени  скоростью потока воздуха , сигнализатором длительности, датчиками влажности и аэродинамической трубой, при этом кассета выполнена в виде двух прижимных и двух перпендикул рных им направл ющих пластин итепловлагои- золирована, кроме участка со стороны одного из торцов, на открытом участке кассеты размещены термодатчики и датчики влажности , соединенные с блоком управлени  скорость потока, а на противоположном от открытого участка кассеты размещены термодатчики и датчики влажности, соединен- ные с сигнализатором длительности измерений, причем кассета помещена в аэродинамическую трубу, соединенную с тепловентил тором.
3. 3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что датчики влажности выполнены в виде гальванических пар, причем электроды датчиков закреплены в кассете параллельно ее торцам.

   Таблица 1

   Значени  коэффициента теплопроводности КГШ в зависимости от его температуры Т и содержани  растворител  U (А 10, Вт/(м-К)):

   Таблица 2

   Значени  коэффициента температуропроводности КПМ в зависимости от его температуры

   Т и содержани  растворител  U (а 108, м2/с);

   Таблица 3

   Значени  коэффициента диффузии растворител  в КПМ в зависимости от его температуры Т и содержани  растворител  U (am 10 , м /с);

   Таблица4

   Значени  коэффициента теплопроводности КПМ в зависимости от его температуры Т и

   влагосодержани  U (A 10, Вт/(м-К));

   Таблица 5

   Значени  коэффициента температуропроводности КПМ в зависимости от его температуры Т и влагосодержани  U (a 10 , м /с);

   Таблица 6

   Значени  коэффициента диффузии влаги в КПМ в зависимости от его температуры Т и содержани  U (am Ю9, м2/с):