Введение к работе
Актуальность проблемы В настоящее время в нашей стране экономика претерпела радикальные изменения Складываются новые экономические отношения, причем на первый план выдвигаются инновационные технологии, имеет место значительный рост фактора конкуренции в различных отраслях хозяйствования, что увеличивает значимость контроля качества продукции
Контроль качества базируется как на автоматическом анализе состава и физико-химических свойств промежуточных и конечных продуктов, так и на различных измерениях, которые реализуются в заводских и исследовательских лабораториях
Интегральной характеристикой, определяющей свойства многих веществ и материалов, является молекулярная масса Значение этого физико-химического свойства, как правило, определяется в процессе исследований, связанных с разработкой новых технологических процессов в таких важных отраслях промышленности, как нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, химическая, нефте- и газодобывающая, пищевая и др, а также в лабораториях контроля качества продукции
В настоящее время контроль молекулярной массы в лабораториях осуществляется, в основном, такими методами, как криоскопический и эбуллиоскопический Для реализации контроля этими методами требуется достаточно большое количество анализируемой среды и дорогостоящих чистых веществ, используемых в качестве эталонных, а также необходимо значительное время для проведения анализа
Относительно недавно был предложен хроматографический метод контроля молекулярной массы, который обеспечивает ее определение при малых количествах анализируемого и эталонного веществ Однако для его реализации требуется значительное количество времени (20 - 30 минут)
Автором предложен диффузионный метод контроля молекулярной массы жидких сред, который обеспечивает экспрессное определение молекулярной массы (время анализа 2-3 минуты) и требует для анализа микроколичеств (0,1-0,5 мкл) эталонного и анализируемого веществ. Очевидные преимущества данного метода контроля молекулярной массы и определяют целесообразность его подробного исследования
Цель работы Разработка метода контроля физико-химических свойств паров жидких сред, основанного на функциональном делении их потока и измерении объемов паров с помощью автоматических газовых детекторов, а также применение этого метода для совершенствования контроля молекулярной массы жидких сред
Научная новизна работы Обоснован теоретически и проверен экспериментально (на примере определения молекулярной массы) метод контроля физико-химических свойств паров жидких сред, основанный на функциональном
делении их потока и измерении объемов паров до и после этого деления с помощью автоматических газовых детекторов
Получены математические модели статики и динамики диффузионно-мембранных анализаторов молекулярной массы на основе уравнения стационарной кнудсеновской диффузии через пористую мембрану и математической модели сигнала термокондуктометрического детектора
Создан новый диффузионно-мембранный анализатор молекулярной массы с одномембранным функциональным делителем потока и одним термокон-дуктометрическим детектором, реализующий последовательное во времени измерение концентрации паров жидкой пробы анализируемой среды в потоке газа-носителя до и после диффузии через пористую мембрану
Разработаны экспериментальные установки, обеспечивающие возможность количественного исследования процесса диффузии газов и паров через пористую мембрану и проверку статической и динамической характеристик диффузионно-мембранного анализатора молекулярной массы с одномембранным функциональным делителем потока и одним термокондуктометрическим детектором
Найденные схемные и конструктивные решения защищены тремя патентами на полезную модель
Практическая значимость работы Разработанный диффузионно-мембранный анализатор молекулярной массы позволяет осуществлять экспрессный контроль (за 2 - 3 минуты) молекулярной массы микроколичеств (0,1 - 0,5 мкл) жидких одно- и многокомпонентных сред
Экспериментальная установка и методика исследования динамики диффузионно-мембранного анализатора молекулярной массы жидких сред обеспечивают возможность исследования динамических характеристик хроматогра-фических газовых детекторов и других малоинерционных преобразователей концентрации и физико-химических свойств паров жидких сред
Установка для создания смесей жидких сред с известными концентрациями компонентов используется для создания стандартных образцов жидких сред
Работа выполнена в рамках проектов «Разработка компьютерного хрома-тоиндентификатора для научно-технических и образовательных услуг» по научно-технической программе «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» 2001 - 2002 г г и «Разработка компьютерного эвапорографического анализатора фракционного состава многокомпонентных жидких сред» по научно-технической программе «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» 2003 - 2004 г г
Разработанный диффузионно-мембранный анализатор молекулярной массы жидких сред испытан в ЗАО «Научный инженерно-технический центр» (г Тверь) и использован для анализа смесей жидких углеводородов
Апробация работы Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Мехатрон-ные системы», Тула, октябрь 2006 г и на 3-й Международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии развития», Тамбов, ноябрь 2006 г Диффузионно-мембранный анализатор молекулярной массы жидких сред был испытан в ЗАО «Научный инженерно-технический центр», г Тверь
Публикации Результаты исследований и разработок опубликованы в 6-ти печатных работах и защищены 3-мя патентами РФ на полезную модель
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и списка использованных источников Работа изложена на 163 страницах машинописного текста, иллюстрируется 47 рисунками, содержит 7 таблиц Список использованных источников включает 73 наименования
