Короткий И.А., Расщепкин А.Н., Валиахмедов Т.З.

ФГБОУ ВПО КемТИПП

Описание установки для определения криоскопической температуры растворов.

Нами был спроектирован и изготовлен лабораторный стенд, предназначенный для определения криоскопических температур растворов с поддержанием заданной разности температур, между исследуемым раствором и охлаждающей средой (хладоносителем), это позволяет управлять процессом кристаллизации, производить исследования на качественном уровне.

Лабораторный комплекс состоит из 3 гидравлически связанных емкостей:

I - Рабочая емкость (1), обнесенная теплоизоляцией, в которой имеются отверстие под цилиндрическую колбу (4) с размещенной в ней пробиркой с исследуемым раствором (2), отверстия для уравнительных линий и отверстие для трубопровода подачи хладоносителя.

II - Емкость для приготовления отепленного хладоносителя (9), обнесенная теплоизоляцией, где размещены нагреватель для подогрева хладоносителя (7), насос для перекачки отепленного хладоносителя (10) в рабочую емкость, отверстие для уравнительной линии и отверстие для установки термопары.

III - Емкость для хладоносителя с низкой температурой (8), охлаждаемой извне, в которой имеются насос (11) для подачи в рабочую емкость холодного хладоносителя и отверстие для уравнительной линии.

Измерение температуры в исследуемой жидкости, а также во всех трех емкостях осуществляется с помощью термопар (16). Контрольно-измерительный комплекс включает в себя аналоговый модуль ввода (12), измеритель-регулятор (13), преобразователь интерфейса (14) и ПК (15).

Комплекс размещен на общем основании, каждая емкость закреплена. В системе трех емкостей поддерживается постоянный уровень хладоносителя, т.к. емкости гидравлически связаны уравнительной линией, выполненной из трубки диаметром 20 мм.

Рисунок 1 - Схема определения криоскопических температур растворов:

1 – рабочая емкость; 2 – пробирка с исследуемым раствором; 3 – уравнительные трубопроводы; 4 – цилиндрическая колба; 5,6 – трубопроводы подачи хладоносителя; 7 – нагреватель; 8 – емкость с холодным хладоносителем; 9 – емкость для приготовления отепленного хладоносителя; 10 – насос подачи отепленного хладоносителя; 11 - насос подачи охлажденного хладоносителя; 12 – модуль ввода МВА8; 13 – измеритель- регулятор ТРМ202; 14 – преобразователь интерфейса АС-4; 15 – ПК.

Описание схемы работы лабораторного стенда.

Перед началом эксперимента нагревательный элемент (7) подключают в сеть, температура хладоносителя начинает повышаться, при достижении определенной температуры нагреватель (7) отключают. Далее включают насос (10), который перекачивает отепленный хладоноситель в рабочую емкость (1). Таким образом, температура в рабочей емкости начинает расти. При достижении температуры в рабочей емкости минус 8^оС насос (10) отключают и включают насос подачи холодного хладоносителя (11), который затем работает в автоматическом режиме.

Измеритель-регулятор (13) с помощью входящих сигналов температур управляет выходным сигналом на включение и выключение насоса подачи холодного хладоносителя (11) в рабочую емкость (1). При достижении нижней границы разности температур между хладоносителем в рабочей емкости (1) и пробиркой (2), измеритель-регулятор (13) подает сигнал на включение насоса подачи холодного хладоносителя (11), при достижении верней границы разности, прибор отключает насос.

Таким образом, поддерживается постоянная заданная разность температур между исследуемой жидкостью и хладоносителем. Аналоговый модуль ввода (12) регистрирует значения температур в емкости для отепленного раствора (9) и емкости для раствора с низкой температурой (8). Оба прибора подключены через преобразователь интерфейса, который обеспечивает вывод и регистрацию данных на ПК.Пробирку с исследуемым раствором погружаем в рабочую емкость. В пробирке и рабочей емкости установлены ТХК. Прибор ТРМ202, входящим сигналом температур управляет выходным сигналом на включение и выключение насоса подачи холодного хладоносителя в рабочую емкость.

Описание электрической схемы стенда.

Насосы хладоносителя питаются напряжением 12В, для этого в схеме предусмотрен блок питания, понижающий напряжение с 220В до 12В, для каждого насоса предусмотрен выключатель. Работой насоса подающего хладоносителя, из емкости с охлажденным хладоносителем, в рабочую емкость, управляет измеритель – регулятор ТРМ202. Прибор ТРМ202 контролирует разность температур хладоносителя в рабочей емкости и температуры исследуемого раствора. Аналоговый модуль ввода МВА8 контролирует температуру в емкости для отепленного хладоносителя и емкости с охлажденным хладоносителем.

Приборы ТРМ202 и МВА8 запитаны напряжением 220В. Подключение приборов к ПК осуществляется через адаптер интерфейса, в качестве которого используется адаптер ОВЕН АС-4. Значения температур снимаемых этими приборами выводятся на экран ПК, и сохраняются на жестком диске.

Выводы

Установка предназначена для определения температуры начала льдообразования (криоскопической точки) при замораживании водных растворов и влагосодержащих продуктов и материалов, за счет равномерного охлаждения с постоянной скоростью позволяет повысить точность определения криоскопической температуры.