Устройство для измерения плотности расплавов Советский патент 1987 года по МПК G01N9/04 

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-образ ной трубкой 1, препятствует диффузии паров. По устранении ПРГ в колено 3 запускается инертный газ (иг) до давления Р и фиксируется уровень расплава h, в запаянном наглухо колене 2 с помощью катетометра через смотровое окно 11. Давление в колене 3 определяют абсолютным ма1

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

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

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит U-образную трубку 1, вьтолненную из кварца, с исследуемьм расплавом. Одно колено

2трубки запаяно, а в другом колене

3сделан выступ 4 для фиксации кварцевого штапика 5, с помощью которого формируется Эффузионный канал 6, преставляющий собой кольцевой зазор между штапиком 5 и трубкой 1. U-об- разная трубка 1 через вакуумное уп- лртнение 7 и манометр 8 подсоединяются к вакуумной системе 9. U-образ- ная трубка 1 помещается в печь 10 таким образом, чтобы запаянное колено находилось против смотрового окна 11. Зазор между щтапиком и трубкой составляет около 0,3 мм.

Измерение плотности проводят следующим образом.

86941

нометром 8. Затем в колено 3 вновь запускается ИГ до давления Р и опять фиксируется уровень расплава h , , Плотность рассчитывается по формуле р, pj, uP/(,) 2., где р, -плотность расплава при температуре T,KJ pj - плотность ртути при нормальных условиях; дР перепад давления между последовательными измерениями в колене 3, который равен разности (Р-Р); h, , h, - уровень расплава в колене 2 при соответствующих давлениях Р и Р в колене 3. Далее измерения проводятся аналогичным образом при других температурах. 1ил.

Исследуемое вещество в виде кусочков загружается в U-образную трубку через колено 3, куда после загрузки опускается штапик 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 ртутный манометр МЧР-3). После этого и-образная трубка откачивается до 10 Па, производится нагрев ее до температуры плавления исследуемого 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 роль дi)occeля для медленного напуска газа, что исключает попадание пузырей инерт ного 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 на

сыщенного пара ниже давления подай31

ного инертного газа, кроме того, канал обладает большим газодинамическим сопротивлением. После установления необходимой температуры проводят измерение давления Р 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 ЛР

Р Р 2(h;-h,)

(О

де

Р

20

- плотность расплава при температуре Т, К;

Л Р - перепад давления между последовательными измерениями в колене 3, который равен разности Р -Р;

h ,h, - уровень расплава в колене 25 2, при соответствующих давлениях Р и Р в колене 3;

Og - 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-образной 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 давлениях в колене 3 Р и Р, т.е.

Редактор Е.Копча Заказ 7704/41

Техред Л.Сердюкова Корректор А

Тираж 776Подписное

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

НЛ

Р, g ль, РН, .

(2)

РН,, + Р, 8 Ь ,РН,, +pzgh ,,, (3)

где Р

Н,1

H,J

ЛЬ. , лЬ,

2 2

давления насыщенных паров расплава и ртути

перепад уровней расплава соответственно при Р и Р; ускорение свободного падения; высота уровня ртути, численно равная величинам измеряемых давлений Р и .Р, поскольку ртутный манометр абсолютный , а не диф- ференциальный.

Вычитая уравнение (2.) из выражения (3) и заменив разнос ть на Р -Р, а также учитывая, что

uh ,- uh,2(h ,-hj, (4) получим уравнение (1), с помощью которого рассчитывается плотность независимо от величины давления на- сьщ1енного пара расплава.

Формула изобретения

Устройство для измерения плотности расплавов, содержащее U-образ- ную трубку для исследуемого распла- , ва, соединенную одним коленом с манометром и вакуумирующей системой, отлИч-ающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в колене U-образной трубки, соединенном с манометром и вакуумирующей системой, сформирован эффузи- онный канал, а выход другого колена наглухо запаян.

Составитель Н.Ксензов

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Изобретение относится к изие.ри- тельной технике и может быть использовано при исследовании плотности расплавов при высоких температурах. Цель изобретения - повышение точности измерений плотности инконгруэнт- но 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 (Л