Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
205
Рис. 54. Схема первой экспериментальной установки МЭИ для исследования теплоемкости ср двуокиси углерода:
/ — компрессор; 2 — механические фильтры; 3 —перегреватель; 4 — регулятор температуры газа (I ступень); 5 — калориметр измерительный; 6 — термостат измерительного калориметра (II ступень регулирования температуры); 7 — дроссельные вентили (высокого давления); 8 — охладитель газа; 9 — калориметр-расходомер; /0 —электромагнитный клапан; // — емкость-расходомер; 12 — термометр сопротивления; 13 — и-обрпзный манометр; 14 — сухой газгольдер; 15 — подпиточный баллон С02; 16 — ДМ-6; 17 — ЭПИД-0,2; 18 — ДМ-8; 19 — ЭПИД-0,2; 20-грузопоршневой манометр; 21 — дроссельные вентили (низкого давлении)
вания послужил тот факт, что влияние давления на теплоемкость С02 при температурах порядка 300° С относительно мало и может быть, вообще говоря, с приемлемой точностью рассчитано по термическому уравнению состояния.
Первая установка лаборатории теоретических основ теплотехники МЭИ [5.12, 5.14]. Схема экспериментальной установки изображена на рис. 54. Создание давления и циркуляция исследуемого газа обеспечиваются поршневым пятиступенчатым компрессором 1. Сжатый до требуемого давления газ очищается от примесей масла и воды в масло- и влагоотделителях 2, нагревается в змеевиках 3 и, пройдя регулятор температуры 4, через змеевик, погруженный в жидкостный термостат, поступает в калориметр 5. Из калориметра газ направляется в обогреваемое дроссельное устройство 7, состоящее из набора шайб и дроссельного вентиля, где давление газа понижается до 4—5 атм. Затем газ проходит холодильник и дроссельные вентили 21 и при давлении, близком к атмосферному, возвращается в газгольдер 14. Расход измеряли объемным способом. Для этой цели использовали емкость-расходомер 11 с двухпо-зиционным электромагнитным клапаном 10. При включении электромагнита, работающего от аккумуляторной батареи напряжением 24 В, клапан практически мгновенно (за интервал около 0,005 с) отключает газгольдер и открывает путь газу в емкость-расходомер, начальное давление в которой около 5-10~2 мм рт. ст.
Одновременно через редуктор в газгольдер подают газ из баллонов 15 и давление в нем с помощью специального устройства поддерживают неизменным. Последний по ходу газа дроссельный вентиль 21 работает с перепадом давления меньше критического, что в сочетании с условием pi = const обеспечивает постоянство расхода и стабильность гидродинамического режима потока. Постоянство расхода контролировали также по показаниям дифференциального манометра калориметра. Время сбора газа составляло 10—15 мин, а максимальное давление в емкости порядка 1,2 атм, т. е. режим истечения через дроссель не изменяется и остается критическим. Собранный в емкость-расходомер газ термостатировали, а для определения его количества использовали имеющиеся данные о плотности исследуемого газа при низких давлениях.
Адиабатный калориметр высокого давления с изотермической оболочкой показан на рис. 55. Калориметр размещен в массивном медном блоке 3, погруженном в жидкостный термостат 1. Для уменьшения тепловых потерь воздух из полости медного блока откачивали и во время опыта давление в нем составляло величину не более 5-10~2 мм рт. ст. Температуру газа на входе в калориметр поддерживали постоянной с помощью нестандартного двухступенчатого регулятора не хуже 2,5-10~3 К.
207
Рис. 55. Адиабатный калориметр высокого давления (конструкции
Гуреева)
1 — термостат; 2 — корпус калориметра; 3—медный блок; 4 — гильза входного термометра сопротивления; 5 — змеевик; 5 —гильза выходного термометра сопротивления; 7 — наружный змеевик калориметра; 8 и 10 — экраны; 9 — гильза калориметрического нагревателя
208
Температура газа на входе в калориметр измеряется в гильзе 4. Затем через наружный змеевик 7, плотно посаженный на корпус калориметра, газ поступает внутрь калориметра, где размещены три экрана 8 и гильза нагревателя 9. Экраны соединены так, что газ проходит каналы между ними последовательно от периферии к центру и, омывая гильзу электронагревателя, выходит из корпуса калориметра. Температура газа на выходе из калориметра измеряется в гильзе 6.
Для устранения возможного радиационного теплообмена корпус калориметра снаружи окружен четырьмя изолированными друг от друга экранами 10 из стали 1Х18Н9Т толщиной 0,5 мм. На одном из экранов намотана (с соответствующей изоляцией) платиновая проволока диаметром 0,1 мм и общим сопротивлением около 90 Ом. По показаниям этого специально оттарированного термометра сопротивления контролируется адиабатичность оболочки калориметра.
Нихромовый калориметрический нагреватель смонтирован на кварцевом каркасе по типу термометра сопротивления и подключен к батарее кислотных аккумуляторов напряжением 72 В. Мощность нагревателя измеряется потенциометром ППТВ-1. Для измерения температуры газа в калориметре используются два платиновых термометра сопротивления. Сопротивление термометров /?0~Ю ом, =
Ro
= 1,3919, они оттарированы во ВНИИМ им. Менделеева по тройной точке воды, точкам кипения воды и плавления цинка. Сопротивление термометров определяли компенсационным методом с помощью потенциометра класса А ПМС-48.
