SU69192A1

SU69192A1 - Method and apparatus for evaluating the physicochemical properties of liquids

Info

Publication number: SU69192A1
Application number: SU9A
Authority: SU
Inventors: Г.Н. Худяков; ков Г.Н. Худ
Original assignee: Г.Н. Худяков; ков Г.Н. Худ
Priority date: 1946-03-25
Filing date: 1946-03-25
Publication date: 1946-11-30

Description

Способ и прибор дл оценки физико-химических свойствMethod and apparatus for evaluating physicochemical properties

За влено 25 марта 1946 года в Министерство нефт ной промышленности южных и западных районов СССР за № 9 (344713)It was filed on March 25, 1946 with the Ministry of Petroleum Industry of the Southern and Western Regions of the USSR under No. 9 (344713)

Опубликовано 31 августа 1947 годаPublished on August 31, 1947

При оценке физико-; илшческих свойств жидкостей в научно-исследовательских и заводских лаборатори х обычно примен ют различные методы , которые позвол ют относительно быстро и просто определ ть различные характеристики, как-то: плотность , в зкость, температуру кипени , молекул рный вес, теплотворную способность, поверхностное нат жение , разгонку по фракци м и т. п.In assessing the physic; The properties of liquids in research laboratories and factory laboratories typically use various methods that allow relatively quickly and simply to determine various characteristics, such as: density, viscosity, boiling point, molecular weight, calorific value, surface tension. live distillation, fractional distillation, etc.

Несмотр на большую практическую ценность указанных характеристик , они все же могут только приближенно оценивать физико-хилшческие свойства жидкостей, в особенности неоднородных. Поэтому представл ют интерес исследовани жидкостей, характеристики которых позволили бы быстро и более точно определ ть без химического анализа физико-химические свойства разных жидкостей.Despite the great practical value of these characteristics, they still can only approximately estimate the physical and physical properties of liquids, especially heterogeneous ones. Therefore, it is of interest to study liquids, whose characteristics would allow one to quickly and more accurately determine the physicochemical properties of various liquids without chemical analysis.

Предлагаетс способ оценки физико-химических свойств жидкостей, в частности оценки их горючих свойств, согласно которол у свойства жидкости определ ют по скоростиA method is proposed for evaluating the physicochemical properties of liquids, in particular the evaluation of their flammable properties, according to which the fluid properties are determined by the velocity

21 Свод в. 8.21 Cod. eight.

жидкостейliquids

испарени исследуемой жидкости со свободной поверхности за счет тепла реакции печи-излучател с посто нной температурой поверхности излучени .evaporating the test liquid from the free surface due to the heat of the reaction of the furnace-radiator with a constant temperature of the radiation surface.

Дл осуществлени указанного способа согласно изобретению предлагаетс прибор, выполненный в виде сосуда дл исследуемой жидкости, соединенного с мерной бюреткой, установленной над этим сосудом -печиизлучател .In order to carry out the above method, the invention proposes a device made in the form of a vessel for the test liquid connected to a measuring burette mounted above this vessel of the radiation transmitter.

На фиг. I изображена схема прибора дл осуществлени способа, на фиг. 2 - обща схема установки прибора , на фиг. 3 - печь-излучатель и на фиг. 4 - схема другой конструктивной формы выполнени прибора. Известно, что дл испарени жидкости тепло от печи-излучател передаетс к поверхности жидкости только радиацией, так как непрерывный поток образующихс паров с поверхности жидкости мешает передаче тепла посредством теплопроводности . Скорость теплового потока, передаваемого теплопроводностью через слой пара во много раз меньшеFIG. I shows a diagram of an apparatus for carrying out the method; FIG. 2 is a general diagram of the installation of the device; in FIG. 3 - furnace-emitter and in FIG. 4 is a diagram of another structural form of the device. It is known that to evaporate a liquid, heat from the radiating furnace is transferred to the liquid surface only by radiation, since a continuous stream of vapor formed from the surface of the liquid prevents heat transfer through heat conduction. The rate of heat flux transferred by thermal conductivity through a layer of steam is many times less

321 г скорости пара, поднимающегос с поверхности жидкости навстречу тепловому мотору. Резкое ул1еньшение удельного веса пара при подъеме его поверхности жидкости в сторону печиизлучател не дает возможности передачи тепла конвекцией. При проведении опытов по испарению различных жидкостей было также замечено, что при одной и той же высоте от поверхности жидкости поверхности излучени и одной и той же температуре последней, количество тепла, восприн тое одной и ой же свободной поверхностью разыми жидкост ми, было различно. тим было доказано, что разные жидости имеют различные по численным начени м коэфициенты теплового изучени . Кроме того, все тепло, восприн тое оверхностью жидкости путем радиаии от печи-излучател , при устаовившемс режиме, полностью расодуетс на испытание жидкости по равнению Q ССР(tn - /.«:) кал1м час, е Q - количество тепла, восприн тое поверхностью жидкости в кал/м-чис; L - весова скорость испарени жидкости в м /час; г - скрыта теплота испарени жидкости в кал/кг; ССР - средн теплоемкость жидкости в кал/кг; tn - температура жидкости поверхности при испарении в °С; /да; - температура жидкости перед опытом в °С. есова скорость испарени (L) едел етс из уравнени -УТЩ- кг/мЧас у - удельный вес жидкости в кг/м, V-линейна скорость испарени жидкости в мм/час котора по экспериментальным данным определ етс по уравнению y -i мм1час, 2 - врем в часах, Л-толщина испарившегос сло жидкости в мм. Из вышеизложенного видно, что скорость испарени жидкости со свободной поверхности за счет тепла печи-излучател , установленной над жидкостью, зависит от скрытой теплоты парообразовани , теплоемкости, коэфициента теплового излучени и от температуры начального подогрева жидкости. Таким образом, по величине скорости испарени жидкости со свободной поверхности можно оценивать качество различных жидких топлив дл двигател внутреннего сгорани , дл различных промышленных топок и т. п., так как эта величина правильно отражает картин} поведени жидкого топлива при горении . Прибор дл оценки фнзико-химкческих свойств жидкости состоит из печи А (фиг. 1) с излучающей пластиной 7, коэфициент излз/чени которой известен, и из кварцевого сосзда В, в который наливаетс исследуема жидкость 4, верхн кромка которого отшлифована. В верхней части сосуда В имеетс рубашка 3, из которой выкачен воздух и сделано посеребрение, как у сосуда Дюара. Поэтому потери тепла в окружающую среду практически можно считать равными нулю, причем, благодар этому }стройству температура поверхности жидкости во всех точках плоскости (как в центре, так и у кромки сосзда) одинакова. Дл определени скорости испарени с единицы свободной поверхности за счет тепла, восприн того от излучател П3тем радиации, кварцевый сосуд, установленный с печью А на штативе 5 (фиг. 2), соедин етс резиновым шлангом с мерной бюреткой С, благодар которой уровень жидкости в сосуде В во все врем опыта всегда поддерживаетс на уровне краев сосуда. По градуированной шкале на бюретке и секундомеру определ етс объел испар ющейс жидкости за определенный промежуток времени. По этим экспериментальным данньш строитс график зависилюсти испарени жидкости от толщины сло во времени и дл установившегос участка определ етс линейна скорость испарени , как тангенс угла наклона пр мой, а затем, путем пересчета находитс весова скорость испарени . Температура поверхности излучающей пластинки измер етс термопарой 2, а температура поверхности жидкости определ етс (периодически ) термопарой 2. Дл большей точности измерени температуры термопары 2 и 2 имеют холодные спаи, помещенные в сосуд Дюара 8, Кажда термопара имеет свой гальванометр D.321 g of the speed of steam rising from the surface of the liquid towards the thermal motor. A sharp increase in the specific gravity of steam when raising its liquid surface in the direction of the radiator furnace does not allow heat transfer by convection. When conducting experiments on the evaporation of various liquids, it was also noted that with the same height from the liquid surface of the radiation surface and the same temperature of the latter, the amount of heat perceived by the same free surface by different liquids was different. It has been proven that different liquids have different numerical coefficients of thermal study. In addition, all the heat perceived by the surface of the liquid by radiation from the radiating furnace, under the established regime, is completely diverged to test the liquid according to the Q ratio of the SSR (tn - /. :) cal1m hour, eQ is the amount of heat perceived by the surface liquids in cal / m-number; L is the weight rate of liquid evaporation in m / h; (d) the heat of evaporation of liquid in cal / kg is hidden; SSR — average heat capacity of a liquid in cal / kg; tn is the surface liquid temperature during evaporation in ° C; /Yes; - liquid temperature before the experiment in ° C. The EU evaporating rate (L) is derived from the equation-UTSH-kg / mHas y — the specific gravity of the liquid in kg / m, the V-linear rate of evaporation of the liquid in mm / h, which according to experimental data is determined by the equation y-i mm1 hour, 2 - time in hours, L - thickness of the evaporated layer of liquid in mm. From the foregoing it can be seen that the rate of evaporation of a liquid from the free surface due to the heat of the radiating furnace installed above the liquid depends on the latent heat of vaporization, heat capacity, coefficient of thermal radiation and on the temperature of the initial heating of the liquid. Thus, the quality of various liquid fuels for an internal combustion engine, for various industrial furnaces, etc., can be assessed by the rate of evaporation of liquid from the free surface, since this value correctly reflects the pattern of the behavior of liquid fuel during combustion. A device for evaluating the fngicochemical properties of a liquid consists of a furnace A (Fig. 1) with a radiating plate 7, the coefficient of which is known, and of a quartz specimen B into which the liquid 4 is poured, the upper edge of which is polished. In the upper part of the vessel B there is a shirt 3, from which the air is drawn out and silver plated, like that of the Dewar vessel. Therefore, heat losses to the environment can practically be considered equal to zero, and, due to this} structure, the temperature of the liquid surface at all points of the plane (both in the center and at the edge of the substrate) is the same. To determine the rate of evaporation from the unit of the free surface due to heat, perceived from the radiation emitter P3, a quartz vessel installed with the furnace A on a tripod 5 (Fig. 2) is connected with a rubber hose with a measuring burette C, thanks to which the liquid level in the vessel At all times the experience is always maintained at the level of the edges of the vessel. The graduated scale on the burette and stopwatch determines the amount of evaporating liquid over a certain period of time. Using this experimental data, we plot the dependence of the evaporation of a liquid on the layer thickness over time and determine the linear evaporation rate for the steady-state section, as the tangent of the straight angle, and then, by recalculation, weighted evaporation rate. The surface temperature of the radiating plate is measured by thermocouple 2, and the surface temperature of the liquid is determined (periodically) by thermocouple 2. For better accuracy of temperature measurement, thermocouples 2 and 2 have cold junctions placed in a Dewar 8 vessel. Each thermocouple has its own galvanometer D.

Дл того, чтобы конвективные потоки воздуха не вли ли бы на испарение жидкости, борт сосуда В окружен коническим кольцом 7. Рассто ние между поверхностью жидкости и излучающей пластинкой регулируетс гайкой 6. Печь А может отводитьс от сосуда 5 в сторону, благодар применению вращающейс консоли 9 штатива. Количество тепла, подводимое к поверхности излучающей пластинки, регулируетс реостатом.In order for convective air flows not to affect the evaporation of the liquid, the bead of vessel B is surrounded by a conical ring 7. The distance between the surface of the liquid and the radiating plate is adjusted by a nut 6. Furnace A can be moved away from vessel 5 by using a rotating console 9 tripod. The amount of heat applied to the surface of the radiating plate is controlled by a rheostat.

Важной деталью прибора вл етс печь-излучатель, котора должна обеспечить равномерный подвод тепла к излучающей пластинке с тем, чтобы обеспечить посто нную температуру по всей ее поверхности.An important detail of the device is a furnace-emitter, which must ensure uniform heat supply to the radiating plate in order to ensure a constant temperature over its entire surface.

К стержню JO (фиг. 3) из красной меди с уширенным коническим концом привариваетс из красной же меди диск, к которому затем прикрепл етс излучающа пластинка 7 с термопарой 2. Дл того, чтобы красна медь не окисл лась, ее поверхность облужена серебр ным припоем . Стержень W обмазываетс тонким слоем каолина, затем на него наматываетс нихромова проволока 77 и все это оп ть обмазываетс толстым слоем каолина 72. Стержень в таком виде устанавливаетс в кольцо 73 из талькохлорида, на который снаружи надеваетс железный чехол 14, а потом пространство между стержнем и железным чехлом изолируетс асбестодг 75. Концы нихромовых проводов присоедин ютс к клеммам 16. Вс печь, как 21A red copper disc with a broadened conical end is welded to the JO core (Fig. 3) of a red copper disk, to which radiating plate 7 with thermocouple 2 is then attached. In order to prevent red copper from oxidizing, its surface is trimmed with silver solder . The rod W is coated with a thin layer of kaolin, then nichrome wire 77 is wound onto it, and all this is again coated with a thick layer of kaolin 72. The rod is installed in this form into a talcotluid ring 73, on which an iron case 14 is put on outside, and then the space between the rod and asbestosis 75 is insulated with an iron sheath. The ends of the nichrome wires are connected to terminals 16. The entire furnace is 21

вьше указывалось, прикрепл етс стержнем 77 к консоли штатива.It has been indicated above that it is attached by the rod 77 to the console of the tripod.

Ввиду того, что в приборе по фиг. 1-2 пары жидкости улетучиваютс в окружающую атмосферу, что вл етс большим недостатком, предлагаетс более совершенный прибор , изображенный на фиг. 4, в котором непрерывно образующиес пары испар ющейс жидкости поступают в холодильник через трубку 18 специального кожзха J9, окружающего зазор между бортом сосуда дл жидкости и нижней поверхностью печи-излучател , где конденсируютс . -Получающа с при этом жидкость стекает в мерную колбу.Since the device in FIG. 1-2 vapors of liquid volatilize into the surrounding atmosphere, which is a great disadvantage; a more advanced device is proposed, as shown in FIG. 4, in which continuously formed vapors of evaporating liquid enter the cooler through a tube 18 of special kozhzha J9 surrounding the gap between the edge of the liquid vessel and the lower surface of the radiating furnace, where it condenses. - The liquid that flows with it flows into a volumetric flask.

В этом приборе скорость испарени жидкости контролируетс двум независимыми способами - по расходу жидкости в бюретке С и по количеству сконденсированных паров в мерной колбе.In this device, the rate of evaporation of a liquid is controlled in two independent ways: by the flow rate of the liquid in the burette C and by the number of condensed vapors in the volumetric flask.

Печь А с излучающей пластинкой 7 крепитс в специальнол кольце К из талькохлорида. Уплотнение в кольце осуществл етс асбестовым шнуром с последующей промазкой глиной с жидким стеклом.The furnace A with the radiating plate 7 is fixed in a special ring K of talc chloride. The ring is sealed with an asbestos cord, followed by smearing with clay and liquid glass.

Кольцо К крепитс к наружной рубашке кварцевого сосуда В замазкой . Остальные части кварцевого сосуда остаютс без изменени .Ring K is attached to the outer jacket of the quartz vessel B with putty. The remaining portions of the quartz vessel remain unchanged.

Перед проведением измерени включаетс печь-излучатель, отведенна на консоли в сторону от кварцевого сосуда. Это делаетс дл того, чтобы не происходило напрасного испарени жидкости. В сосуд В и мерную бюретку наливаетс испытуема жидкость до верхней кромки сосуда и нулевой отметки мерной бюретки . Когда печь-излучатель нагреваетс до необходимой температуры, ее устанавливают над поверхностью жидкости, включают секундомер и через определенные промежутки делают отметки времени и количества испарившейс жидкости.Before the measurement, the furnace-emitter is switched on, retracted on the cantilever, away from the quartz vessel. This is done in order to avoid the needless evaporation of the liquid. In the vessel B and the measuring burette, the test fluid is poured to the upper edge of the vessel and the zero mark of the measuring burette. When the furnace-emitter is heated to the required temperature, it is placed above the surface of the liquid, a stopwatch is switched on, and at certain intervals the time and amount of evaporated liquid is made.

В первый момент скорость испарени жидкости все врем увеличиваетс , а затем, когда наступит стационарный режил теплообмена между излучающей пластинкой и зеркалом жидкости , она становитс посто нной.At the first moment, the rate of evaporation of the liquid increases all the time, and then, when the stationary heat exchange takes place between the radiating plate and the liquid mirror, it becomes constant.

323323

При проведении измерений необходимо соблюдать равномерный приток тепла сверху от печи-излучател на свободную поверхность испар ющейс жидкости и устранить движени воздуха вблизи испар ющейс жидкости.When measuring, it is necessary to observe a uniform flow of heat from the furnace-radiator to the free surface of the evaporating liquid and to eliminate air movement near the evaporating liquid.

Предмет изобретени Subject invention

Claims

1. A method for evaluating the physicochemical properties of liquids, in particular, evaluating their flammable properties, is determined by the fact that the habitability properties are determined by the evaporation rate of the test liquid from the free surface due to the heat of the radiation emitter furnace with a constant temperature of the radiation surface.

2. An apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a vessel for the test liquid, is connected. one

with a laser burette, and a radiating furnace installed above this vessel.

3. The form of the device according to claim 2, characterized in that the vessel side for the test liquid is surrounded by a conical ring designed to eliminate the effect of air flow on the evaporation of the test liquid.

4. The form of the device according to PP. 1-2, characterized in that the furnace-emitter is mounted on a rotary cantilever for the possibility of its removal away from the vessel with the test liquid.

5. The form of the device pas PP. 1-3, characterized in that the gap between the side of the liquid vessel and the bottom surface of the radiator furnace is surrounded by its cavity with a cooler for cooling the vapor of the test liquid.

Fmg 2

/ ff

, sJJX-.Jg faJL

t.S-V- "4,

yMYYy)