Устройство для измерения плотности расплавов

 

Изобретение относится к изие.рительной технике и может быть использовано при исследовании плотности расплавов при высоких температурах. Цель изобретения - повышение точности измерений плотности инконгруэнтно испаряющихся расплавов при высоких температурах путем исключения ошибок, связанных с градуированием капилляра, с присутствием в расплаве пузырей растворенных газов (ПРГ) и со смешением состава расплава в

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) yg g С 01 N 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

":) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3949078/3 1-25 (22) 28.06.85 (46) 30.01.87. Бюл. Ф 4 (71) Московский институт электронной техники (72) В.M.Глазов, Л.М.Павлова, Д.С.Гаев и Ю.Д.Халимов (53) 532.14 (088.8) (56) Кивилис С.С. Плотномеры. М.:

Энергия, 1980, с. 162-163.

Husbang L.I.В. Ihe use of à manometric densitometer for molten

solts. I.Sci.Instr., 1958, Ф 8, р. 300-301. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ РАСПЛАВОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании плотности расплавов при высоких температурах.

Цель изобретения — повышение точности измерений плотности инконгруэнтно испаряющихся расплавов при высоких температурах путем исключения ошибок, связанных с градуированием капилляра, с присутствием в расплаве пузырей растворенных газов (ПРГ) и со смешением состава расплава в

12 процессе измерений. В колене 3 создается давление ниже давления насыщенных паров расплава, в результате чего начинается кипение и расплав избавляется от ПРГ. Эффузионный канал 6, представляющий собой кольцевой зазор между штапиком 5 и U-образной трубкой 1, препятствует диффузии паров. По устранении ПРГ в колено 3 запускается инертный газ (ИГ) до давления P и фиксируется уровень расплава h, в запаянном наглухо колене 2 с помощью катетометра через смотровое окно 11. Давление в колене 3 определяют абсолютным ма8б941 нометром 8. Затем в колено 3 вновь

I запускается ИГ до давления P и опять фиксируется уровень расплава h

Плотность рассчитывается по формуле

4Р/(h,-?,) ° 2, где P, — плотность расплава при температуре Т,К; плотность ртути при нормальных условиях; 4Р— перепад давления между последовательными измерениями в колене 3, который равен раз I 1 ности (P-P); h,, h, — уровень расплава в колене 2 при соответствуюс щих давлениях P u P в колене 3.. Далее измерения проводятся аналогичным образом придругих температурах.!ил.

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании плотности расплавов при высоких температурах с большим давлением насыщенного па= ра во всех отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение точ. ности измерения плотности расплавов путем устранения необходимости градуировки капилляра в колене,U-образной трубки или использования температурной зависимости плотности эталонной жидкости.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит U-образную трубку 1, выполненную из кварца, с исследуемым расплавом. Одно колена

2 трубки запаяна, а в другом колене

3 сделан выступ 4 для фиксации кварцевого штапика 5, с помощью которого формируется эффузионный канал б, пред-. ставляющий собой кольцевой зазор между штапиком 5 и трубкой t. U-образная трубка 1 через вакуумное уплотнение 7 и манометр 8 подсоединяются к вакуумной системе 9. U"îáðàçная трубка 1 помещается в печь 10 таким образом, чтобы запаянное колено находилось против смотрового окна 11. Зазор между штапиком и трубкой составляет около 0,3 мм.

Измерение плотности проводят следующим образом.

Исследуемое вещество в виде кусочков загружается в U-образную трубку через колено 3, куда после загрузки опускается штапик 5.

5 Затем трубка подсоединяется через вакуумное уплотнение к вакуумной системе 9 (для откачки и напуска инертного по отношению к расплаву газа) с манометром 8 (например ртут10

0 ный манометр МЧР-З), После этого

U-образная трубка откачивается до

-з

10 Па, производится нагрев ее до температуры плавления исследуемого

15 вещества. Момент плавления контролируется визуально с помощью катетометра (не показан) через смотровое окно 11. После образования гидравлического затвора на дне трубки расплавленным веществом в колено

3 напускается инертный газ до тех пор, пока уровень расплава в колене 2 не установится в зоне смотрового окна. В этом случае канал играет раль дросселя для медленного напуска газа, что исключает попадание пузырей инертного газа при резкой подаче его в полость, заполненную насыщенным паром в колене 2.

Как только уровень расплава установится, проводят дальнейший нагрев до необходимой температуры.

В это время испарения расплава через эффузионный канал практически не происходит, так как давление насыщенного пара ниже давления подай1286941

Составитель Н. Ксензов

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Редактор Е.Копча

Заказ 7704/41

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 ного инертного газа, кроме того, канал обладает большим газодинамическим сопротивлением. После установления необходимой температуры проводят измерение давления P с помощью манометра и фиксируют уровень расплава с помощью катетометра (не показан) через смотровое окно. Затем в колено 3 вновь запускается инертный газ и создается давление Р, превышающее установленное ранее на

2-3 мм рт.ст., и фиксируется опять новый уровень расплава.

По полученным данным рассчитывается плотность расплава по формуле (1) Р -Pã 2(h,,) где » — плотность расплава при температуре T,К;

20 а Р— перепад давления между последовательными измерениями в колене 3, который ра1 вен разности P --P

У

h h — уровень расплава в колене 25

2, при соответствующих давлениях P u P в колене 3; — плотность ртути при нормальных условиях.

Коэффициент 2 в знаменателе уравнения (1) учитывает снижение уровня расплава в колене 3 и дает полное значение гидростатического перепада в коленах U"oáðàçíoé трубки, Покажем, что давление насыщенных паров не влияет на результаты измерений, Для этого запишем условия гидростатического равновесия в моменты замеров уровня расплава в U-образной трубке и в манометре с ртутью при

1 давлениях в колене 3 P u P т,е. н, +Р, g dh,=P„, +p,gh,; (2)

Р„, + Р, 8 4h, =Р„, +), gh, (3) где Р „, Р„ — давления насыщенных паров расплава и ртути, 1

hh,, ьЬ, — перепад уровней расплава соответст/ венно при Р и Р;

К вЂ” ускорение свободного падения, h, h> — высота уровня ртути, численно равная величинам измеряемых давлений P и P поскольку ртутный манометр абсолютный, а не дифференциальный.

Вычитая уравнение (2.) из выражения (3) и заменив разность Ь -Ь

I на Р -Р, а также учитывая, что аЬ, — ьЬ, =2(й,-h<) (4) получим уравнение (1), с помощью которого рассчитывается плотность независимо от величины давления насьпценного пара расплава.

Формула изобретенйя

Устройство для измерения плотности расплавов, содержащее U-образную трубку для исследуемого расплава, соединенную одним коленом с манометром и вакуумирующей системой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в колене U-образной трубки, соединенном с манометром и вакуумирующей системой, сформирован эффузионный канал, а выход другого колена наглухо запаян,