RU210291U1 - Испаритель жидкого мономера - Google Patents

Испаритель жидкого мономера Download PDF

Info

Publication number
RU210291U1
RU210291U1 RU2021135153U RU2021135153U RU210291U1 RU 210291 U1 RU210291 U1 RU 210291U1 RU 2021135153 U RU2021135153 U RU 2021135153U RU 2021135153 U RU2021135153 U RU 2021135153U RU 210291 U1 RU210291 U1 RU 210291U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
monomer
temperature
liquid monomer
liquid
evaporator
Prior art date
Application number
RU2021135153U
Other languages
English (en)
Inventor
Максим Петрович Данилаев
Никита Валерьевич Иванов
Владимир Александрович Куклин
Анна Игоревна Энская
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ"
Priority to RU2021135153U priority Critical patent/RU210291U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU210291U1 publication Critical patent/RU210291U1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области техники и технологий и может быть использована, в частности, для капсулирования дисперсных твердых частиц полимером, где применение существующей техники осложнено отсутствием средств контроля над температурой и расходом мономера на выходе испарителя мономера. Технический результат предлагаемого испарителя жидкого мономера заключается в обеспечении контроля температуры и расхода паров жидкого мономера за счет включения в единую конструкцию испарителя жидкого мономера датчика температуры, закрепленного на внешней поверхности выходного сопла камеры испарителя, и входящего в конструкцию испарителя жидкого мономера контроллера, реализующего обратную связь управления нагревательным элементом по данным с датчика температуры, за счет коммутирования источника электропитания нагревательного элемента посредством ключевого элемента (ключа), а временные характеристики коммутации определяются алгоритмом. Технический результат в испарителе жидкого мономера, содержащего камеру испарителя мономера, редуктор газа, вход которого соединен с выходом источника газа-носителя, размещенный в камере испарителя мономера нагревательный элемент, к которому путем электрического соединения подключен источник электропитания, достигается за счет того, что в него дополнительно введены натекатель газа, вход которого соединен с выходом редуктора газа путем неразъемного соединения, выход натекателя газа неразъемным соединением соединен с входом камеры испарителя мономера, датчик температуры, закрепленный на наружной поверхности выходного сопла камеры испарителя мономера, который своим выходом соединен с первым входом контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера, ко второму входу которого путем электрического соединения подключена клавиатура ввода данных, первый выход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера соединен с входом жидкокристаллического дисплея, второй выход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера соединен с входом электронного ключа, который включен в электрическую цепь источника электропитания. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области техники и технологий и может быть использована, в частности, для капсулирования дисперсных твердых частиц полимером, где применение существующей техники осложнено отсутствием средств контроля над температурой и расходом мономера на выходе испарителя мономера.
Известные аналоги испарителя жидкого мономера основаны:
- на испарителе с внутренним ограничением [Патент US 2014/0054325 A1, МПК С23С 16/455, С23С 16/448 EVAPORATORWITH INTERNAL RESTRCTION. Inventors: Damien Boesch, Mountain View, Martin Rosenblum, Menlo Park. Filed: 1/11/2013]. Суть изобретения заключается в том, что испаритель включает испарительную камеру, имеющую вход мономера и выход пара. На выходе пара имеется паровое сопло. Испаритель также включает манжету, расположенную между испарительной камерой и паровым соплом, которая увеличивает давление в испарительной камере, в то время как проводимость через сопло практически не изменяется.
Недостатком указанного изобретения является отсутствие контроля температуры и расхода испаряемой жидкости на выходе испарителя с внутренним ограничением.
- на устройстве мгновенного испарения жидкого мономера [Патент №5 902 641 US FLASH EVAPORATION OF LIQUID MONOMER PARTICLE MIXTURE. Inventors: John D. Affinito, Kennewick; John G. Darab, Richland; Mark E. Gross, Pasco. Filed: 29/09/1997]. Изобретение представляет собой способ изготовления первого твердого композитного полимерного слоя. Способ включает стадии смешивания жидкого мономера с частицами, по существу нерастворимыми в жидком мономере, с образованием смеси мономерных частиц; мгновенное испарение смеси частиц и образование составного пара; и непрерывное криоконденсирование указанного композитного пара на холодном субстрате, тем самым формируя полимерный слой. Устройство мгновенного испарения жидкого мономера представляет собой импульсный испаритель, который имеет корпус с впускным отверстием для мономера и распылительным соплом, а также нагретую поверхность. Поток через сопло распыляется на капли мономера, которые ударяются о нагретую поверхность, после чего капли мономера мгновенно испаряются и составляют пар, который проходит мимо ряда перегородок к выпускному отверстию.
Недостатком указанного изобретения является отсутствие контроля над температурой паров мономера на выходе испарителя. Это обусловлено необходимостью размещения датчика непосредственно вблизи выпускного отверстия внутри испарителя мономера, что приведет к конденсации на этом датчике паров мономера и дальнейшей их полимеризацией. Таким образом, датчик будет изолирован от окружающей среды полимерной пленкой. Следует отметить, что в большинстве своем полимеры обладают плохой теплопроводностью. Поэтому такая пленка на поверхности датчика будет искажать информацию о температуре паров мономера.
- на устройстве испарения жидких мономеров [Патент № 4 954 371 US FLASH EVAPORATION OF MONOMER FLUIDS. Inventors: Angelo Yializis, Tucson, Ariz. Filed: 7/07/1987]. Суть устройства испарителя жидких мономеров состоит в том, что содержит формирователь потока капель жидкого мономера, нагретую поверхность и подложку. Указанное устройство работает следующим образом. Непрерывный поток жидкости указанного материала подают при температуре ниже, как температуры разложения, так и температуры полимеризации указанного материала и распыляют в непрерывный поток жидких капель, имеющих размер частиц от примерно 1 до примерно 50 микрон. Капли непрерывно испаряются при контакте с нагретой поверхностью, температура которой поддерживается на уровне или выше точки кипения указанного материала, но ниже температуры, при которой указанные капли подверглись бы пиролизу перед испарением. Пар может быть нанесен на подложку и впоследствии полимеризован.
Недостатком указанного устройства является отсутствие контроля над температурой и расходом паров жидкого мономера.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство испарителя жидкого мономера [Danilaev M.P., Drobyshev S.V, Klabukov M.A., Kuklin V.A., Mironova D.A. Formation of a Polymer Shell of a Given Thickness on Surfaces of Submicronic Particles // Nanobiotechnology Reports, 2021, Vol. 16, No. 2, p.162-166. DOI: 10.1134/S263516762102004X], содержащее камеру испарителя мономера, размещенный в ней нагревательный элемент, к которому подключен источник электропитания, редуктор газа, вход которого соединен с выходом источника газа-носителя.
Прототип работает следующим образом. В камеру испарителя мономера помещают жидкий мономер таким образом, чтобы размещенный в этой камере нагревательный элемент был полностью погружен в жидкий мономер. Нагревательный элемент представляет собой омическое сопротивление, при протекании электрического тока через которое осуществляют нагрев мономера. Нагревательный элемент может представлять собой, например, керамическое сопротивление типа С5. Путем изменения напряжения источника электропитания осуществляют изменение температуры нагревательного элемента, и тем самым, температуры жидкого мономера. Пары жидкого мономера выходят через щелевое отверстие камеры испарителя. Таким образом, расход паров жидкого мономера (стирола) регулировали в диапазоне [35-100] мг/с с погрешностью ~10%. Дополнительно испаритель может содержать также входное отверстие для подключения внешнего источника газа [Польский Ю. Е. и др. Способ получения порошка капсулированного полимерного материала (варианты) и устройство для его реализации (варианты). - 2012. Патент РФ № 2 470 956, Опубл. 27.12.2012 Бюл. № 36]. Изменением давления газа от внешнего источника на входе в камеру смешения обеспечивают регулировку скорости выхода паров жидкого мономера из камеры испарителя через щелевое отверстие камеры.
Недостатком прототипа является отсутствие контроля температуры и расхода паров жидкого мономера на выходе камеры испарителя.
Техническая проблема заключается в создании испарителя жидкого мономера, в котором обеспечивается контроль температуры и расхода паров жидкого мономера. Под термином «контроль» подразумевается измерение значений физических величин и их изменение по определенному алгоритму.
Технический результат предлагаемого испарителя жидкого мономера заключается в обеспечении контроля температуры и расхода паров жидкого мономера за счет включения в единую конструкцию испарителя жидкого мономера датчика температуры, закрепленного на внешней поверхности выходного сопла камеры испарителя, и входящего в конструкцию испарителя жидкого мономера контроллера, реализующего обратную связь управления нагревательным элементом по данным с датчика температуры, за счет коммутирования источника электропитания нагревательного элемента посредством ключевого элемента (ключа), а временные характеристики коммутации определяются алгоритмом.
Технический результат в испарителе жидкого мономера, содержащем камеру испарителя мономера, редуктор газа, вход которого соединен с выходом источника газа-носителя, размещенный в камере испарителя мономера нагревательный элемент, к которому путем электрического соединения подключен источник электропитания достигается тем, что в него дополнительно введены натекатель газа, вход которого соединен с выходом редуктора газа путем неразъёмного соединения, выход натекателя газа неразъемным соединением соединен с входом камеры испарителя мономера, датчик температуры, закрепленный на наружной поверхности выходного сопла камеры испарителя мономера, который своим выходом соединен с первым входом контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера, ко второму входу которого путем электрического соединения подключена клавиатура ввода данных, первый выход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера соединен с входом жидкокристаллического дисплея, второй выход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера соединен с входом электронного ключа, первый выход которого путем электрического соединения подключен к первому входу нагревательного элемента, а второй выход электронного ключа путем электрического соединения подключен к первому выходу источника электропитания, второй выход источника электропитания подключен ко второму входу нагревательного элемента.
На фиг. 1 изображена структурная схема испарителя жидкого мономера, на фиг. 2 представлен алгоритм работы контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера, на фиг. 3 представлен график расходной характеристики испарителя жидкого мономера в примере конкретной реализации.
Испаритель жидкого мономера (фиг. 1) содержит камеру испарителя мономера 1, выполненную из металла, например, из жести (холоднокатаная отожжённая листовая сталь по ГОСТ Р 52204-2004), выходное сопло камеры испарителя мономера 2, выполненное, например, в форме прямоугольного сопла для пара из того же металла, что и камера испарителя мономера 1, вход камеры испарителя мономера 1 соединен с выходом натекателя 3, например, ВТР-1, посредством неразъёмного соединения 4, выполненного в виде медной трубки, которая соединена путем пайки с входом камеры испарителя мономера 1, вход натекателя 3 посредством неразъемного соединения 5, которое представляет собой медную трубку, подсоединен к выходу редуктора газа 6, например, АР-40-КР1-м, вход которого подсоединен к выходу источника газа-носителя 7, датчик температуры 8, закрепленный на наружной поверхности выходного сопла камеры испарителя мономера 2 посредством клеевого соединения с использованием теплопроводящего клея, например, Kafuter K-5204K, в качестве датчика температуры 8 может быть использовано, например, термосопротивление марки P1K0.202.3K.A.010, выход датчика температуры 8 соединен с первым входом контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9, например, контроллера ArduinoUno, выполненного на базе микроконтроллера ATmega328, ко второму входу которого путем электрического соединения подключена клавиатура 10, например, 4x4 Keypad для ArduinoUno, первый выход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 соединен с входом жидкокристаллического дисплея 11, например, LCD1602A, второй выход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 соединен с первым входом электронного ключа 12, выполненного, например, на транзисторе TO-220AB, который включен в электрическую цепь источника электропитания 13, например, Б5-71 КИП, первый выход которого соединен с первым входом нагревательного элемента 14, представляющим собой керамическое сопротивление типа С5 номиналом 2 Ом, второй выход источника электропитания 13 соединен с вторым входом электронного ключа 12, выход которого соединен с вторым входом нагревательного элемента 14.
Схема электропитания контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9, а также жидкокристаллического дисплея 11 на фиг.1 не показаны. Запись программы обработки сигнала с датчика температуры 8 в контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 производят заранее согласно алгоритму, представленному на фиг.2.
Камера испарителя мономера 1 может быть выполнена из металла, например, жести (холоднокатаная отожжённая листовая сталь по ГОСТ Р 52204-2004) толщиной 0.1 мм и иметь форму параллелепипеда [Danilaev M.P., Drobyshev S.V, Klabukov M.A., Kuklin V.A., Mironova D.A. Formation of a Polymer Shell of a Given Thickness on Surfaces of Submicronic Particles // Nanobiotechnology Reports, 2021, Vol. 16, No. 2, p.162-166. DOI: 10.1134/S263516762102004X; Akhmadeev A.A., Bogoslov E.A., Kuklin V.A., Danilaev M.P., Klabukov M.A. Influence of the thickness of a polymer shell applied to surfaces of submicron filler particles on the properties of polymer compositions // Mechanics of Composite Materials. - 2020. - Vol. 56. - № 2. - P. 241-248. DOI: 10.1007/s11029-020-09876-4] в верхней части которого расположены друг напротив друга вход камеры испарителя мономера 1 и выходное сопло камеры испарителя мономера 2. Выходное сопло камеры испарителя мономера 2 имеет прямоугольное сечения, а само выходное сопло камеры испарителя мономера 2 выполнено из того же материала, например жести (холоднокатаная отожжённая листовая сталь по ГОСТ Р 52204-2004), что и камера испарителя мономера 1. Вход камеры испарителя мономера 1 выполнен в виде круглого отверстия, к которому с внешней стороны камеры испарителя мономера 1 подсоединен своим выходом натекатель 3, для чего используют неразъёмное соединение 4, например, медную трубку. Медная трубка подсоединена к входу камеры испарителя мономера 1 путем соединения пайкой [ГОСТ 31921-2012 «Припои для капиллярной пайки фитингов из меди и медных сплавов для соединения систем трубопроводов»], а к выходу натекателя 3 - соединением запрессовкой [Орлов П.И. Основы конструирования. Книга 2 - М.: Машиностроение, 1988. - 544 c. ISBN 5-217-00223-9]. Может быть использован натекатель 3 марки ВТР-1, который своим входом соединен с редуктором газа 6, например, АР-40-КР1-м, для чего используют неразъёмное соединение 5, например, медную трубку, которую запрезовывают [Орлов П.И. Основы конструирования. Книга 2 - М.: Машиностроение, 1988. - 544 c. ISBN 5-217-00223-9], первым ее концом в выходное отверстие редуктора газа 6, а вторым ее концом - в входное отверстие натекателя 3. Вход редуктора газа 6 соединен с источником газа - носителя 7, посредством медной трубки. В качестве источника газа-носителя 7 может быть использован баллон, заполненный газами аргон или азот [Польский Ю. Е. и др. Способ получения порошка капсулированного полимерного материала (варианты) и устройство для его реализации (варианты). - 2012. Патент РФ № 2 470 956, Опубл. 27.12.2012 Бюл. № 36]. Внутри корпуса камеры испарителя мономера 1 размещен нагревательный элемент 14, который представляет собой керамическое сопротивление марки С5 номиналом 2 Ом. Монтаж выводов сопротивления осуществляют через заднюю стенку камеры испарителя мономера 1, для чего в этой стенке выполнены два сквозных отверстия, диаметр которых совпадает с диаметром ножек сопротивления. Для обеспечения электрической безопасности, а также работоспособности нагревательного элемента 14, ножки сопротивления помещают в электроизоляцию, которая представляет собой плотные втулки из фторопласта. Причем обеспечивают герметичность выводов во избежание протекания жидкого мономера путем герметизации термостойким герметиком вышеуказанных сквозных отверстий с наружной стороны боковой стенки камеры испарителя мономера 1, имеющей форму параллелепипеда.
Датчик температуры 8 является термосопртивлением, например, марки P1K0.202.3K.A.010, который путем неразъёмного клеевого сопротивления закреплен на внешней поверхности выходного сопла камеры испарителя мономера 2. Для обеспечения хорошей теплопередачи используют теплопроводящий клей марки Kafuter K-5204K. Датчик температуры 8 путем неразъёмного электрического соединения подсоединен к первому входу контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9, например, контроллера ArduinoUno, выполненного на базе микроконтроллера ATmega328 [Gingl Z. et al. Driving with an Arduino? Keep the lane! //Physics Education. - 2019. - Т. 54. - №. 2. - С. 025010]. Неразъёмное электрическое соединение осуществляется посредством электропроводящих проводов, помещенных в изоляционный материал, например, марки ММП (АМП)-Н50-0.2, которые подсоединяются посредством неразъёмного соединения пайкой [ГОСТ 23592-96 Монтаж электрический радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Общие требования к объемному монтажу изделий электронной техники и электротехнических]. Ко второму входу контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 ArduinoUno подсоединена клавиатура 10, с использованием неразъёмного соединения. Выбор типа клавиатуры 10 определяется типом контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9. Например, для контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 ArduinoUno подходящей клавиатурой 10 является 4x4 Keypad [https://www.chipdip.ru/product/4x4-keypad?utm_source=google&utm_medium=cpc&position_type={position_type}|k50id|pla-293946777986|cid|13665172750|aid|529905201733|gid|122719220623&utm_campaign=G_tovarnieobjavlenija&utm_content=text1_ga&utm_term=; Блум Д. Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства. - БХВ-Петербург, 2015].
В качестве источника электропитания 13 контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 может быть использована аккумуляторная батарею марки 6LF22 «Крона». К первому выходу контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 ArduinoUno подсоединен жидкокристаллический дисплей 11 марки LCD1602A. Этот дисплей предназначен для совместного использования с контроллерами типа Arduino [Блум Д. Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства. - БХВ-Петербург, 2015]. Второй выход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 соединен неразъёмным электрическим соединением с первым входом электронного ключа 12. Электронный ключ 12 выполнен на транзисторе TO-220AB по типовой схеме, приведенной, например, в источниках [Ланцов В., Эраносян С. Электронные компоненты для мощных импульсных источников питания //Силовая электроника. - 2006. - №. 8. - С. 32-38; Дьяконов В. и др. Энциклопедия устройств на полевых транзисторах. - Litres, 2020]. Дополнительно, для обеспечения защиты от возможного повреждения электрическая часть испарителя жидкого мономера помещается в теплоизолированный герметичный корпус, например, BS37MFBK, а именно: контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9, клавиатура 10, жидкокристаллический дисплей 11, электронный ключ 12. Причем жидкокристаллический дисплей 11 и клавиатура 10 крепятся в стенку теплоизолированного герметичного корпуса посредством клеевого соединения таким образом, что своими рабочими частями расположены снаружи корпуса. Сам теплоизолированный герметичный корпус, например, BS37MFBK, закреплен на задней стенке камеры испарителя мономера 1 путем неразъёмного клеевого соединения. Электронный ключ 12 включен в цепь источника электропитания 13, например, по схеме, приведенной в [Алексеев Ю. Г. и др. Источник питания для исследования импульсных электрохимических процессов //Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. - 2018. - Т. 61. -– №. 3; Зайцев, В. А., Мирошкин, С. Ф., Никифоров, И. А., & Чепенко, В. И. (2005). Транзисторный ключ]. Источник электропитания 13, например, Б5-71 КИП, первым своим выходом соединен с первым входом нагревательного элемента 14, представляющим собой первый вывод керамического сопротивления типа С5 номиналом 2 Ом, второй выход источника электропитания 13 соединен с вторым входом электронного ключа 12, выход которого соединен с вторым входом нагревательного элемента 14, например, вторым выводом керамического сопротивления. Все электрические соединения выполняют неразъёмными и используют метод пайки [ГОСТ 23592-96 Монтаж электрический радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Общие требования к объемному монтажу изделий электронной техники и электротехнических].
Рассмотрим работу испарителя жидкого мономера (фиг. 1-фиг. 2). Предварительно в контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9, например, ArduinoUno, загружают программу, согласно алгоритму, приведенному на фиг.2.
В камеру испарителя мономера 1 наливают жидкий мономер через выходное сопло камеры испарителя мономера 2, для чего используют, например, стеклянную воронку. После чего открывают вентиль редуктора газа 6, а затем вентилем натекателя 3 устанавливают требуемую скорость потока газа-носителя на выходе выходного сопла камеры испарителя мономера 2. Например, требуемая скорость потока газа-носителя на выходе выходного сопла камеры испарителя мономера 2 может составлять 0.1 м/с. После чего подключают электропитание к контроллеру контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9.
В контроллере контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 алгоритм по фиг.2 реализуют с использованием любого языка программирования. Например, для контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 выполненного на ArduinoUno таким языком программирования является Си+.
В начале работы алгоритма задают значения нижней границы температуры (Т1) жидкого мономера на выходе выходного сопла камеры испарителя мономера 2, после чего значение верхней границы температуры (Т2) жидкого мономера на выходе выходного сопла камеры испарителя мономера 2, допустимые в процессе работы испарителя жидкого мономера.
Здесь следует отметить, что расход мономера в процессе работы испарителя жидкого мономера определяется температурой мономера. Так, известно [Коломина В.А. Закономерности испарения жидкостей. сравнительный анализ скоростей испарения различных жидкостей //ББК 94.3 С23. - 2020. - С. 187; Колесников Е.Ю. К расчету массовой скорости испарения опасных веществ //Проблемы анализа риска. - 2011. - Т. 8. - №. 5. - С. 84-91; Анохина Е. В. Исследование процессов испарения и кипения жидкостей //Журнал технической физики. - 2010. - Т. 80. - №. 8. - С. 32-37; Хащенко А.А. и др. Теоретический анализ температурной зависимости скорости испарения жидкости со свободной поверхности //Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК. - 2013. - С. 253-256], что скорость испарения жидкости, измеряемая, например, в [г/с] в системе единиц измерения СИ, зависит от температуры этой жидкости. Скорость испарения жидкости, определенная в указанных выше единицах измерения, [г/с] в системе единиц измерения СИ, и является ее расходом. Конкретные значения зависимости расхода жидкости от температуры индивидуальны и зависят от физических свойств жидкости, например, температуры кипения, плотности, вязкости [Коломина В. А. Закономерности испарения жидкостей. сравнительный анализ скоростей испарения различных жидкостей //ББК 94.3 С23. - 2020. - С. 187]. Таким образом, для контроля расхода жидкости достаточно использовать информацию о температуре паров с датчика температуры 8, закрепленным на внешней стенке выходного сопла камеры испарителя мономера 2. Все эти оценки осуществляют заранее перед использованием испарителя жидкого мономера с учетом конкретного типа мономера. Такие оценки также возможно получить путем калибровки работы испарителя жидкого мономера. Калибровка осуществляется путем непосредственного измерения расхода жидкого мономера в зависимости от установленных значений температур Т1 и Т2. После чего на основании полученной калибровочной характеристики выбирают необходимый режим работы испарителя жидкого мономера, для чего устанавливают значения температур Т1 и Т2. Так, например, при использовании в качестве жидкого мономера стирола, устанавливают температуры Т1=120°С, Т2=122°С и обеспечивают расход паров жидкого мономера 49±1 г/с (фиг. 3).
После ввода нижней и верхней границ температуры Т1 и Т2 соответственно, вводят коэффициент пропорциональности (k) между напряжением (U) с выхода датчика температуры 8, подаваемого на первый вход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 и измеряемой температурой (Т0). Температура Т0 определяется по формуле:
Figure 00000001
При малой толщине стенки выходного сопла камеры испарителя мономера 2 температура Т0 в установившемся режиме соответствует температуре паров мономера с учетом температуры газа-носителя. При малой скорости газа-носителя (0.1 м/с) температура Т0 будет близка к температуре паров мономера [Янченко Г.А. О смешивании газовых потоков с различными термодинамическими параметрами //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2013. - №. 4; Глазков В. В. и др. Расчетные и экспериментальные значения равновесной температуры газовой смеси при струйном (пленочном) охлаждении пластины //Теплофизика высоких температур. - 1982. - Т. 20. - №. 1. - С. 67-74; Косов В. Н. и др. Диффузионное и конвективное смешение в бинарной газовой смеси CO2-N2O //Материалы четвертой Российской национальной конференции по теплообмену. - 2006. - С. 129]. Коэффициент пропорциональности k зависит от типа конкретного датчика и, часто, определяется экспериментально.
Затем, в соответствии с алгоритмом по фиг.2 контроллер осуществляет считывания напряжения с датчика температуры 8, после чего вычисляет значение температуры Т0 по формуле (1). Далее устанавливают значение «флага» n, где n - натуральный ряд чисел, по следующему принципу: n=1 - испаритель жидкого мономера находится в рабочем состоянии; n=0 - испаритель жидкого мономера находится в выключенном состоянии. После чего контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 осуществляет проверку выполнения условия: n=1. Если это условие выполняется, то поочередно контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 осуществляет сравнение значения температуры Т0 с температурами Т1 и Т2 соответственно. Если выполняется неравенство
Figure 00000002
включают нагревательный элемент 14 путем подачи отпирающего напряжения от контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 на электронный ключ 12. После чего снова осуществляется проверка выполнения неравенства (2). Если неравенство (2) не выполняется, контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 осуществляет проверку выполнения неравенства:
Figure 00000003
.
Если неравенство (3) не выполняется, контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 снова переходит к поочередной проверке выполнения неравенств (2) и (3). Если неравенство (3) выполняется, контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 выключает нагрев нагревательного элемента 14 путем подачи запирающего напряжения от контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 на электронный ключ 12. Далее контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 осуществляет проверку значения «флага» n и переходят к поочередной проверке выполнения неравенств (2) и (3).
Если условие n=1 не выполняется, а выполняется условие n=0 или любое другое условие, то контроллер контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 выключает нагрев нагревательного элемента 14 путем подачи запирающего напряжения от контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 на электронный ключ 12. После чего выполнение алгоритма по фиг. 2 завершается. Для возобновления выполнения алгоритма по фиг. 2 необходимо сначала выключить, а затем снова включить источник электропитания контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9, который на фиг. 1 не показан.
Для подтверждения практической реализуемости данной полезной модели были проведены экспериментальные исследования. Экспериментальные исследования проводились при следующих условиях: скорость потока газа-носителя на выходе выходного сопла камеры испарителя мономера 2 – 0,5±0,1 м/с, в качестве жидкого мономера использовали стирол (температура кипения стирола 145°С). В экспериментах значение температуры Т0 изменялось, а Т1=Т0-2°С; Т2=Т0+2°С. В качестве контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера 9 использовался ArduinoUno.
Результаты экспериментов приведены на фиг.3, где приняты следующие обозначения: ρ - расход мономера в испарителе жидкого мономера. В примере конкретной реализации экспериментально показано, что расход испарителя жидкого мономера связан с температурой Т0. Погрешность расхода паров жидкого мономера составила ~10%.
Заявляемая полезная модель - испаритель жидкого мономера - представляет собой единую конструкцию, так как все блоки, входящие в испаритель жидкого мономера, соединены между собой.
Таким образом, возможно говорить о достижении технического результата: испаритель жидкого мономера позволяет обеспечить контроль температуры и расхода паров жидкого мономера, по сравнению с устройством по прототипу, за счет включения в единую конструкцию испарителя жидкого мономера датчика температуры, закрепленного на внешней поверхности выходного сопла камеры испарителя, и входящего в конструкцию испарителя жидкого мономера контроллера, реализующего обратную связь управления нагревательным элементом по данным с датчика температуры, за счет коммутирования источника электропитания нагревательного элемента посредством ключевого элемента (ключа), причем временные характеристики коммутации определяются алгоритмом.

Claims (1)

  1. Испаритель жидкого мономера, содержащий камеру испарителя мономера, редуктор газа, вход которого соединен с выходом источника газа-носителя, размещенный в камере испарителя мономера нагревательный элемент, к которому путем электрического соединения подключен источник электропитания, отличающийся тем, что в него дополнительно введены натекатель газа, вход которого соединен с выходом редуктора газа путем неразъемного соединения, выход натекателя газа неразъемным соединением соединен с входом камеры испарителя мономера, датчик температуры, закрепленный на наружной поверхности выходного сопла камеры испарителя мономера, который своим выходом соединен с первым входом контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера, ко второму входу которого путем электрического соединения подключена клавиатура ввода данных, первый выход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера соединен с входом жидкокристаллического дисплея, второй выход контроллера контроля температуры и расхода паров жидкого мономера соединен с входом электронного ключа, первый выход которого путем электрического соединения подключен к первому входу нагревательного элемента, а второй выход электронного ключа путем электрического соединения подключен к первому выходу источника электропитания, второй выход источника электропитания подключен ко второму входу нагревательного элемента.
RU2021135153U 2021-12-01 2021-12-01 Испаритель жидкого мономера RU210291U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021135153U RU210291U1 (ru) 2021-12-01 2021-12-01 Испаритель жидкого мономера

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021135153U RU210291U1 (ru) 2021-12-01 2021-12-01 Испаритель жидкого мономера

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU210291U1 true RU210291U1 (ru) 2022-04-06

Family

ID=81076518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021135153U RU210291U1 (ru) 2021-12-01 2021-12-01 Испаритель жидкого мономера

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU210291U1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4566799A (en) * 1999-02-26 2000-09-14 3M Innovative Properties Company Method of coating microstructured substrates with polymeric layer(s), allowing preservation of surface feature profile
US6384156B1 (en) * 1994-08-02 2002-05-07 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Gas phase polymerization process
RU2631849C1 (ru) * 2016-07-14 2017-09-26 Павел Игнатьевич Загуменнов Силовая установка и парогазогенератор для этой силовой установки (два варианта)
RU190880U1 (ru) * 2019-04-17 2019-07-16 Иван Сергеевич Задорожный Устройство для получения топлива в газовой фазе

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6384156B1 (en) * 1994-08-02 2002-05-07 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Gas phase polymerization process
AU4566799A (en) * 1999-02-26 2000-09-14 3M Innovative Properties Company Method of coating microstructured substrates with polymeric layer(s), allowing preservation of surface feature profile
RU2631849C1 (ru) * 2016-07-14 2017-09-26 Павел Игнатьевич Загуменнов Силовая установка и парогазогенератор для этой силовой установки (два варианта)
RU190880U1 (ru) * 2019-04-17 2019-07-16 Иван Сергеевич Задорожный Устройство для получения топлива в газовой фазе

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mathers et al. Simultaneous heat and mass transfer in free convection
US6909839B2 (en) Delivery systems for efficient vaporization of precursor source material
KR20110059563A (ko) 선박 용도 및 다른 환경에 대한 금속 및 전자 소자 코팅 방법
Zhang et al. Glassy interfacial dynamics of Ni nanoparticles: part I Colored noise, dynamic heterogeneity and collective atomic motion
RU210291U1 (ru) Испаритель жидкого мономера
Wang et al. Nanostructured jumping-droplet thermal rectifier
US20020144994A1 (en) Method and apparatus for providing an indication of the composition of a fluid particularly useful in heat pumps and vaporizers
Dhanalakota et al. Thermal performance of a two-phase flat thermosyphon with surface wettability modifications
CN102421930B (zh) 用于通过高压蒸发进行高速率涂覆的方法和设备
WO2007056571A2 (en) Thermally conductive microporous coating
CN106053529A (zh) 一种用比较板测量多孔金属材料导热系数的装置及方法
Abolfazli Esfahani et al. Heat transfer in an eight-pass oscillating loop heat pipe equipped with cooling tower: An experimental study
Bonacina et al. Evaporation of atomized liquid on hot surfaces
JP5564238B2 (ja) 成膜装置、薄膜製造方法
Farber et al. The disproportionation and vapor pressure of TiCl3
CN114471205A (zh) 一种气体发生器及发生方法
Nghiem et al. Prediction of transient inception of boiling in terms of a heterogeneous nucleation theory
Choularton et al. Measurements of the deposition coefficient for ice, and its application to cirrus seeding
CN219163323U (zh) 一种易挥发烷类有机分子注入装置
CN217312801U (zh) 一种气体发生器
KR100529553B1 (ko) 전도성 고분자 합성방법 및 그 장치
Ronshin et al. Experimental study of heat transfer in two-phase flow regimes in rectangular microchannel
SK1412018A3 (sk) Difúzor pár monoméru parylénu
Alqahtani et al. Performance of a flat-plate polymeric pulsating heat pipe: effect of aluminium oxide coating
TWI462978B (zh) 於海洋使用和其它環境之金屬和電子元件塗覆製程