ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности метода исследования конденсации водяного пара в вакууме из "Вакуумные конденсаторы химического машиностроения" Водяной пар поступал во внутреннюю трубку конденсатора / через впускной кран 8 из испарителя 2. Неконденсирующийся газ подавался через кран 9. Количество подаваемого пара и газа регулировалось степенью открытия кранов. Скорость, с которой воздух поступал в систему, измерялась методом постоянного давления. В нижней части конденсатора припаивался кран 10 со сплошной пробкой для сбора конденсата. [c.35] Давление паро-воздушной смеси измерялось различными манометрами в зависимости от области давлений, в которой производился опыт. Для измерения давлений использовались вакуумметры отечественного произ-водстна ВИТ-1, ВИ-3 и ВТ-2, а при давлениях, превышающих 0,8—1 мм рт. ст., применялся У-образный манометр, заполненный дибутилфталатом, мембранные манометры, а также ионизационный радиоактивный манометр МИР-ЗА с верхним пределом измерения до 10 мм рт. ст. [c.35] Измерение температур производилось медно-константановыми термопарами, которые выводились из вакуумного пространства наружу через отверстия, уплотняемые специальными вакуумными средствами. Применялись термопары со спаем диаметром 0,2 мм и термопары с электролитическим покрытием диаметром 0,05 и 0,1 лл. Изменение температуры по длине конденсатора определялось передвижением электролитической термопары вдоль оси конденсатора. [c.35] Проводилось также исследование конденсации пара на внутренней поверхности металлических цилиндрических труб диаметром 50 и 80 мм и длиной 1440 лл, расположенных горизонтально, размеры которых соответствовали размерам труб в конденсаторах промышленных установок (фиг. 15). [c.36] При конденсации водяного пара в условиях вакуума (при давлениях ниже тройной точки) на поверхности конденсации непрерывно нарастает слой льда, толщина которого изменяется вдоль поверхности. [c.36] Применяемый метод проведения экспериментов заключается в следующем. [c.37] В испаритель 2 (см. фиг. 13) заливается определенное количество воды и из нее удаляется воздух вакуумным насосом. При этом впускной кран 8 закрыт. Одновременно в конденсаторе создается необходимое разрежение и межтрубное пространство конденсатора заполняется хладагентом. Когда в конденсаторе устанавливается постоянная температура, открывается кран 8 и водяной пар впускается в конденсатор. [c.37] Степенью открытия крана устанавливается определенное наперед заданное значение общего давления паро-газовой смеси на входе в конденсатор. В момент открытия крана 8 включается секундомер и фиксируется начало опыта. [c.37] После установления заданного общего давления положение крана 8 остается неизменным при этом в течение некоторого времени давление как на входе, так и на выходе из конденсатора сохраняет строго постоянное значение. В этот период происходит непрерывная конденсация водяного пара на охлаждаемой поверхности. Скорость конденсации остается постоянной величиной в том отношении, что ее изменения не отражаются на показаниях приборов (находятся в пределах точности измерений). Через некоторое время общее давление на входе в конденсатор начинает быстро возрастать. Визуальное наблюдение показывает, что в этот момент проходное сечение трубки Ео входной части конденсатора почти полностью забивается льдом. Сопротивление проходу пара резко возрастает, и со стороны входа в конденсатор при той же степени открытия крана 8 образуется избыток пара, вследствие чего повышается общее давление на входе в конденсатор. Кроме того, как показали наблюдения, при определенных соотношениях давления пара и температуры конденсации возрастание общего давления на входе происходит при равномерном покрытии стенок сублимационным льдом (без забивания), по-видимому, только за счет повышения температуры внутренней поверхности льда. При всех исследованных режимах наблюдается ясно выраженный момент возрастания общего давления. [c.37] Момент возрастания давления на входе в конденсатор считается окончанием опыта. В это время закрывается кран 8 и фиксируется продолжительность опыта по секундомеру. [c.37] Благодаря разработанному методу значительно увеличилась точность экспериментов. Это позволило успешно сравнивать даже незначительно отличающиеся друг от друга зависимости, полученные при изучении механизма конденсации водяного пара. [c.38] В процессе исследования выявилась необходимость проведения опытов по влиянию газовых примесей на процесс конденсации. При непрерывной откачке газа из системы давление неконденсирующегося газа устанавливается открытием крана 2 (фиг. 16). При открытии крана 2 через него в систему начинает проникать воздух, который непрерывно откачивается насосами. В зависилюсти от степени открытия крана в системе устанавливается постоянное значение давления, соответствующее условиям равновесия между количеством воздуха, поступающего а систему, и количеством откачиваемого воздуха. [c.38] Если увеличить степень открытия крана 2, то соответственно увеличится и значение давления воздуха в системе. В течение всего опыта кран 2 остается открытым. [c.39] Другая задача возникает в случае, когда нужно поддерживать постоянное давление воздуха в замкнутой системе, т. е. в системе, отключенной от вакуумных насосов. В этом случае в конденсатор через кран 2 необходимо впустить определенную порцию воздуха, после чего кран 2 должен быть закрыт. Здесь давление устанавливалось следующим образом открывался кран 2 и обычным способом (при наличии откачки) устанавливалось заданное давление воздуха. [c.39] Затем одновременно закрывался кран 2 и кран, соединяющий систему с вакуумными насосами. При этом в системе отсекалась определенная порция воздуха. Однако неясным оставался вопрос о том, в каком месте отключать систему от вакуумных насосов. При одновременном закрытии кранов 2 и часто наблюдалось постепенное возрастание давления в течение опыта, вызываемое, по-видимому, случайным проскоком несконденсировавшегося пара. В связи с этим решено было производить одновременное закрытие кранов 2 и 4, т. е. включать в рабочую схему охлаждаемую ловушку 5. При таких условиях оказалось возможным поддерживать строго постоянные значения давлений пара и воздуха в течение всего опыта. [c.39] Экран 1 уплотняется во фланцах корпуса вакуумной камеры при помощи сальников со свинцовой набивкой. Для измерения распределения давлений в объеме вакуумной системы в боковой части корпуса имеется пять вакуумных вводов на расстоянии 100 мм друг от друга. Корпус снабжен охлаждающей рубашкой для циркуляции воды или рассола. Охлаждение стенок камеры конденсатора предусмотрено для того, чтобы молекулы пара, не попавшие на экран, а ударившиеся о стенки, не отражались от них, так как после отражения энергия этих молекул может измениться. [c.40] Экран представляет собой пластину из нержавеющей стали размером 340 X 340 мм и толщиной 6 мм. Поверхность, на которой происходит конденсация пара, тщательно отполирована. К пластине экрана по краям приварены шпильки для закрепления на коробке, в которую подается охлаждающая смесь. Уплотнение между пластиной и коробкой экрана осуществляется при помощи вакуумной резины. Непосредственно под экраном расположено корытце для сбора конденсата, которое может легко сниматься. Конструкция крепления экрана дает возможность поворачивать его относительно вертикальной оси. Для поворота экрана необходимо ослабить болты, прикрепляющие коробку экрана и сальник к корпусу вакуумной камеры, после чего коробка вместе с экраном может быть повернута на любой угол и снова закреплена. Внутреннее пространство коробки экрана во время проведения опытов заполнялось смесью твердой углекислоты со спиртом. [c.40] Для контроля температуры по диагонали пластины экрана припаивались шесть медно-константановых термопар диаметром 1,5 мм. Подача водяного пара в вакуумную камеру производилась через насадки 4. [c.40] Рентгеноскопическое изучение распределения твердого конденсата. При конденсации водяного пара в твердое состояние конденсат остается на охлаждаемой поверхности и на стенках образуется слой льда переменной толщины. Распределение льда на поверхности изменяется в зависимости от режимных параметров (давления пара, температуры хладагента, скорости и количества газовых примесей и т. п.). [c.40] Вернуться к основной статье