SU1383180A1 - Способ измерени кинетических параметров пиролиза твердых веществ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам теплофизических измерений и может быть использовано в пиролитичес- кой газовой хроматографии и массспектрометрии дл  определени  кинетических параметров пиролиза твердых веществ. Целью изобретени   вл етс  повышение воспроизводимости результатов измерений. Это достигаетс  адаптацией режима нагрева относительно нормируемых параметров образца и нагревател . На поверхность нагревател  нанос т образец фиксированной массы и пропускают через него суперпозицию двух токов (Т). Один из Т устанавливают из услови  теплового баланса . Второй Т адаптируют, предварительно определив величину Т соответствующего электрической прочности нагревател , массу нагревател , теплоту и температуру разложени  исследуемого вео ества. В процессе цикла измерени  непрерывно регистрируют пературу образца и при достижении им температуры пиролиза отключают второй Т. с (Л

Description

1

Изобретение относитс  к области теплофизических измерений и может быть использовано в пиролитической газовой хроматографии и масс- спект рометрии дл  определени  кинетичес ких параметров пиролиза твердых ве ществ.

Целью изобретени   вл етс  повышение воспроизводимости результатов из мерений.

Способ реализуют в следующей последовательности операций:

взвешивают исследуемый образец с целью определени  его массы га, кг;

экспериментально определ ют тепло ту разложени  и температуру разложени  исследуемого вещества Q, кДж/кг Т К

А 1, л 9

измер ют величину тока, соответ- ствующего электрической прочности

нагревател  I (А), и его массу m ,

нц

Krj

нанос т исследуемый образец на поверхность ре.зистивного нагревател ;

пропускают через нагреватель суперпозицию двух токов I + 1, первый из которых устанавливают из уравнени  теплового баланса, а величину второго наход т по результатам сов- ме;стнь х измерений по формуле

т . 41

-2 -ч. МЛо

где I г. - величина второго тока. А;

k - ,2 кг/кдЖ - коэффици-

ент пропорциональности; I , - электрическа  прочность нагревател , А; . Мд- масса образца, кг| Q - теглота разложени  исследуе

мого вещества,, кДж/кг; Т - температура пиролиза. К;

М, - масса нагревател , кг;

н

Т температура разложени  исследуемого вещества. К,

При зтом измерение температуры об разца производ т непрерывно во врем  всего цикла измерени .и отключают второй ток при достижении температуры пиролиза.

При k, меньшем 0,7 кг/кДж, врем  выхода- на температуру пиролиза относительно велико, что снижает воспроизводимость результатов измерений. При k большем 1,2 кг/кДж возрастает веро тность перегревов образца, что также снижает воспроизводимость из- мерений кинетических параметров пиролиза .

- JQ

5

20

25

30

,

- Q

3831802

Пример. Провод т измерение кинетических параметров пиролиза поливинилового спирта при 673 К () Регистрацию продуктов осуществл ют с помощью врем пролетного масс-спектрометра . Ячейка пиролиза, содержаща  нагреватель, соедин етс  через вакуумный натекатель с масс-спектрометром и имеет вакуумные тоководы дл  питани  нагревател  и дл  термопары . Нагреватель выполнен в виде двух танталовых лент длиной 30, шириной 4 и толпщной 0,02 мм, наложенных друг на друга, между которыми помещают навеску исследуемого вещества массой 520 мкг и р дом с ним спай термопары. Электрическа  прочность лент определена экспериментально и составл ет 2,1 А, масса лент 0,797 г. Используют термопару хромель-алюмель, изготовленную из проволоки диаметром 30 мкм и прокатанную до толщины спа  7 мкм. Сигнал термопары подаетс  на блок отключени  второго тока, а также через усилитель выводитс  на многолучевой илейфовый осциллограф, таким образом, регистрируют температурный режим пиролиза. Блок питани  нагревател  содержит два источника посто нного тока. Величину второго тока рассчи1ъшают по приведенной формуле . Температуру разложени  Т,,, вещества образца и теплоту разложени  Q предварительно измер ют с помощью дериватографа. Эти величины составл ют 503 К и 3655 кДж/кг соответственно . При k 1 кг/кДж величина второго тока составл ет 9 А.

Кинетику разложени  определ ют по пику с массой 15, который соответствует метильному радикалу. Масс-спектрометр настраивают на этот пик и регистрируют изменение интенсивности во времени с временем сканировани  10 йс. Изменение интенсивности пика во времени, как и профиль температуры , вывод т на светолучевой осциллограф . Из полученной осциллограммы определ ют врем  выделени  продукта, которое составл ет 0,42 с.

Дл  определени  воспроизводимости эксперимент провод т 5 раз при фиксированных параметрах пиролиза (такие величины, как М, Мц и IH , претерпевают статистические отклонени , так как

измер ютс  передка;1(д,ым опытом). Критерием воспроизводимости служит дис-

45

Перси  времени выделенил д котс)рач определ етс  как

,V f - - -

N - J ---г Ч ) чис,по опытов;

врем  выделени  в i-м опыте; среднее врем  выделени .

в;1трп , массу нагревател , теплоту и температуру разложени  исследуемо-- го вещества и по результатам измерений наход т величину второго тока 1) из соотношени 

п

IP

1-1 н м.т„

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  кинетических параметров пиролиза твердых веществ, заключающийс  в том, что определ ют массу исследуемого образца, нанос т его на поверхность резистивного нагревател  и пропускают через нагреватель суперпозидизо двух токов, причем величину первого тока устанавливают из услови  теплового баланса, о т - личающийс  тем, что, с де лью повышени  воспроизводимости ре- зультатов измерений, предварительно измер ют величину тока, соответствую щего злектрической прочности нагре-

   где k -- коэффициент пропордиональ ности, равный 0,7 О, 12 кг/к.Дж;

   1 - электрическа  прочность на н

   гревател . А;

   М., Масса образца, кг;

   Q - теплота разложени  исследуо

   мого вещества, кДж/кг; Tf, температура пиролиза. К; М -- масса нагревател  кг; Т температура разложени  исследуемого веп(ества. К, выставл ют значение второго тока, равное найденной величине, непрерыв но регистрируют температуру образца и при достижении ею значени  температуры пиролиза отключают второй токс