Устройство для измерения теплофизических свойств жидкостей

 

Изобретение относится к тепловых испытаниям. Цель - расширение функциональных возможностей за счет измерения изохорной теплоемкости, термического коэффициента давления, вязкости и повьшение точности измерения изобарной теплоемкости за счет измерения ряда величин на одной пробе жидкости. Устройство включает сосуд высокого давления, размещенньш в вакуумной камере термостата. Он подвешен на тонком стальном капилляре. Капилляр используется для заполнения сосуда высокого давления пробой жидкости и в качестве упругого подвеса при определении вязкости пробы методом регистрации затухазшя крутильных колебаний. За пределами вакуумной камеры капилляр выполнен в виде навитых встречно спиральных секций. Кошды этого участка капилляра закреплены, а его середина связана с регистратором угла раскручивания, реагирующим на изменение внутреннего давления. Внешний конец капилляра через блок из двух вентилей связан с сосудом заполнения и с ампулой взвешивания жидкости , вытесняемой из сосуда при изменении температуры и давления. Сосуд высокого давления снабжен нагревателем и измерителем температуры, они используются при измерении теплоемкости пробы. Устройство используется как пьезометр постоянного объема, калориметр и вискозиметр, при этом темплоемкость определяется как при постоянном давлении, так и при постоянном объеме. Таким образом достигается расширение функциональных возможностей . Кроме того, достигается повышение точности за счет получения в одном эксперименте и основной и дополнительной информации, необходимой для расчета изобарической теплоемкости , вследствие совмещения капилляром функций тракта заполнения, измерителя давления и упругого подвеса. 1 ил. 02 (Л 00 м - ел со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (И) Ф (51)4 С О 25 20 ф(((lip (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4 118159/31-25 (22) 09.07.86 (46) 15,11.88. Бюл. N - 42 (71) Дагестанский филиал АН СССР (72) З.P.Закарьяев (53) 536.4(088.8) (56) Кириллин В.A., Шейндлин А.E. Исследования термодинамических свойств веществ. M. -Л.: Госэ нергоиздат, 1963, с. 185-186.

Низкотемпературная калориметрия.

М.: Мир, 1971, с. 145, 147. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к тепловых испытаниям. Цель — расширение функциональных возможностей за счет измерения изохорной теплоемкости, термического коэффициента давления, вязкости и повышение точности измерения изобарной теплоемкости за счет измерения ряда величин на одной пробе жидкости. Устройство включает сосуд высокого давления, размещенный в вакуумной камере термостата. Он подвешен на тонком стальном капилляре.

Капилляр используется для заполнения сосуда высокого давления пробой жидкости и в качестве упругого подвеса при определении вязкости пробы методом регистрации затухания крутильных колебаний. За пределами вакуумной камеры капилляр выполнен в виде навитых встречно спир альных с екцпй, Концы этого участка капилляра закреплены, а его середина связана с регистратором угла раскручивания, реагирующим на изменение внутреннего давления, Внешний конец капилляра через блок из двух вентилей связан с сосудом заполнения и с ампулой взвешивания жидкости, вытесняемой из сосуда при изменении температуры и давления, Сосуд высокого давления снабжен нагревателем и измерителем температуры, они используются при измерении теплоемкос- ф ти пробы. Устройство используется как пьезометр постоянного объема, калориметр и вискозиметр, при этом тем- С плоемкость определяется как при постоянном давлении, так и при постоян- ф ном объеме. Таким образом достигается расширение функциональных воэможlee4 ностей. Кроме того, достигается повышение точности за счет получения в одном эксперименте и основной и дополнительной информации, необходимой для расчета изобарической теплоемкос- СД ти, вследствие совмещения капилляром функций тракта заполнения, измерителя давления и упругого подвеса. 1 ил.

1437759

Изобретение относится к технике гепловых испытаний, а именно к области измерения теплофизических свойств жидкостей.

Цель изобретения — расширение функ5 циональных возможностей устройства за счет измерения изохорной теплоемкости, термического коэффициента давления, вязкости и повышение точности измерения изобарной теплоемкости за счет измерения ряда величин на одной пробе жидкости.

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство. 15

На чертеже обозначены сосуд 1 высокого давления, измеритель 2 температуры, нагреватель 3, вакуумная камера 4 термостата, капилляр 5, канал

6 вакуумирования фланец 7 канала, 20 блок 8 вентилей, спиральная часть 9 капилляра (датчик давления, преобразователь t0 давления в электрический сигнал, устройство 11 возбуждения и регистрации амплитуд затухающих кру- 25 тильных колебаний сосуда, крышка 12 вакуумной камеры, ампула 13 взвешивания, вакуумный агрегат 14, балластно-разделительная камера 15, поршневой манометр 16 и измерительно-питаю- ЗО щий пульт 17.

Примером конкретного выполнения изобретения является устройство с об-. ластью рабочих температур 80-100 К и давлений до 100 МПа для исследования неагрессивных жидкостей (масла, углеводороды, спирты и т.д.), Сосуд 1 высокого давления в центральном осевом кармане имеет измеритель 2 температуры, а в спиральной 40 канавке на поверхности — нагреватель

3, закрытый тонкостенным металлическим экраном. Соединение сосуда 1 с капилляром 5 резьбовое.

Сосуд 1 помещен внутрь камеры 4 термостата, закрываемой крышкой 12 через фторопластовое упло" íåíèå. Канал 6 термостата выполнен из тонкостенной нержавеющей трубки и впаян нижним концом в крышку 12, а веРхним в фланец 7, Фланец 7 служит для соединения вакуумного агрегата 14 с ка- мерой 4.

Преобразователь 10 состоит из дифференциального фоторезистора, включенного в мостовую схему.

Вентиль блока 8, изображенный на чертеже слева., служит для выпуска жидкости через полую иглу в ампулу

13, а вентиль, изображенный справа, для отключения капилляра 5 от камеры

l5 при изохорическом процессе и для их соединения при проведении изобарического процесса. Камера 15 соединена с поршневым манометром 16, | ,,служащим для создания требуемого начального давления эксперимента и его измер ения.

Устройство 11 возбуждения и преобразования в электрический сигнал затухающих крутильных колебаний сосуда состоит из двух последовательно соединенных многослойных катушек (3000 витков), расположенных симметрично относительно оси капилляра

5. На кронштейне, жестко связанном с капилляром, соосно с катушками укреплены два цилиндрических постоян— ных магнита, втягиваемые в катушки при включении их питания. При выключении питания сосуд колеблется с небольшой начальной амплитудой, а в катушках возбуждается электрический сигнал — аналог этих механических колебаний.

Все питающие и сигнальные линии подведены к измерительно-питающему пульту 17.

Испытания проводят следующим образом.

Сначала определяют объем сосуда

1 при нормальных условиях, барический и термический коэффициенты объема для рабочего интервала температур и давлений. Определяют массу пробы в сосуде при нормальном давлении в интервале рабочих температур, начиная с самой низкой, при медленном подъеме температуры и взвешивании выходящей в ампулу 13 избыточной массы на аналитических весах.

Определяют логарифмические декременты затухания пустого сосуда и сосуда с эталонным веществом (например, водой) для ряда температур и давлений. Исходя из этих данных определяют рабочий параметр устройства в роли вискозиметра, Далее при постоянной температуре термостата на нагреватель подают пос,тоянную мощность и достигают температуры эксперимента Т, измеряемой термометром. Давление исследуемого образца поддерживают и измеряют манометром 16 и датчиком 9 давления через преобразователь 10. Приводят в дей143775 ствие устройство 11 и регистрируют ряд амплитуд затухающих колебаний сосуда 1.

Затем на нагреватель подают добавочную мощность и через равные проме5 жутки времени регистрируют изменение температуры в прямом температурном ходе. При выключенной добавочной мощности регистрируют изменения темпера-,10 туры при обратном температурном ходе.

При этих процедурах левый вентиль блока 8 закрыт. Затем закрывают правый вентиль, После восстановления температуры Т производят повторение пря- 15 мого и обратного температурных ходов.

При открытом правом вентиле процесс йзобарный, а при закрытом правом вентиле — изохорный.

По окончании этих процессов откры- 20 вают левый вентиль блока 8 и часть пробы выходит E ампулу 13 взвешивания. После установления вновь температуры Т> закрывают этот вентиль и взвешивают вышедшую массу пробы. Сум- 25 мируя эту массу с массой в сосуде по градуировочному эксперименту, определяют массу пробы, необходимую для расчета плотности, используя при этом объем сосуда, соответствующий 30 заданным давлению и температуре.

Используя зарегистрированные в рабочем эксперименте данные, находят логарифмический декремент затухания и по известному соотношению Мейера для относительного метода рассчитывают вязкость.

По прямому и обратному температур- 40 ным ходам при одинаковых значениях поверхностей температуры сосуда 1 определяют скорости изменения температуры и при известном значении добавочной мощности рассчитывают тепло- 45 емкость.

По изменениям давления, соответствующим изменениям температуры, нахо9 4 дят изотермический коэффициент давления .

Предлагаемое устройство по сравнению с известными обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение точности, что достиг -e >ся за счет совмещения капилляром функций тракта заполнения, измерителя давления и упругого подвеса. При этом исключается необходимость привлечения дополнительно к экспериментальным известных данных (по плотности, термическому расширению), поскольку устройство позволяет провести комплекс измерений на одной пробе.

Формула изобретения

Устройство для измерения теплофпзических свойств жидкостей, содержащее сосуд высокого давления. размещенный в вакуумной камере термостата, снабженный измерителем температуры, нагревателем и соединенный капилляром с двумя вентилямн, один из которых соединен с ампулой взве ш вания, другой — с камерой подачи исследуемой жидкости, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет измерения изохорной теплоемкости, термического коэффициента давления, вязкости и повышения точности измерения изобарной .теплоем, кости, вентили выполнены в едином блоке, соединенный с блоком конец капилляра и сочленение капилляра с вакуумной камерой зафиксированы, а участок капилляра между ними выполнен из двух навитых встречно спиральных секций, между секциями прикреплена планка связи с регистратором угла раскручивания секций под влиянием давления, конец капилляра, соединенный с сосудом высокого давления, связан с устройством возбуждения и ре псчрацци крутильных колебаний.

1437759

Составитель В.Вертоградский

Редактор А.Огар Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Тираж 847 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5887/44

Производственно полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4