Устройство для измерения теплофизических свойств жидкостей Советский патент 1988 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к технике тепловых испытаний, а именно к области измеатения теплофизических свойств

идкостей.

Цель изобретения расширение функ- циональных возможностей устройства за счет измерения изохорной теплоемкости, термического коэффициента давения, вязкости и повышение точности д измерения изобарной теплоемкости за счет измерения ряда величин на одной пробе жидкости.

На чертелсе схематически представено предлагаемое устройство. 15

На чертеже обозначены сосуд 1 вы- сокого давления, измеритель 2 темпе- ратуры, нагреватель 3, вакуумная ка- мера 4 термостата, капилляр 5, канал 6 вакуумированияJ фланец 7 канала, 20 блок 8 вентилей, спиральная часть 9 капилляра (датчик давления, преобра- зователь 10 давления в электрический сигнал, устройство 11 возбуждения и регистрации аютлитуд затухающих кру- 25 тильных колебаний сосуда, крышка 12 вакуумной камеры, ампула 13 взвешивания, вакуумный агрегат 14, балласт- но-разделительная камера 15, поршневой манометр 16 и измерительно-питаго-30 щий пульт 17.

Примером конкретного выполнения изобретения является устройство с обастью рабочих температур 80-100 К и давле1шй до 100 МПа для исследования од 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, закрытьш тонкостенным металлическим экраном. Соединение сосуда 1 с капилляром 5 резьбовое.

Сосуд 1 помещен внутрь камеры 4 45 термостата, закрьшаемой крьш1кой 12 через фторопластовое уплотнение. Канал 6 термостата выполнен из тонкостенной нержавеющей трубки и впаян нижним концом в крышку 12, а верхним гп в фланец 7, Фланец 7 служит для соединения вакуумного агрегата. 14 с ка- мерой 4.

Преобразователь 1P состоит из дифференциального фоторезистора, вклю- ченного в мостовую схему.

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

13, а вентиль, изображенньй справа, для отключения капилляра 5 от камер 15 при изохор}меском процессе и для их coe шнeния при проведении изобарического процесса. Камера 15 соединена с поршневым манометром 16, служаищм для создания требуемого на- |чального давления эксперимента и его измерения.

Устройство 11 возбуждения и преобразования в электрический сигнал затухающих крутильных колебаний сосуда состоит из двух последовательно соединенных многослойных катушек ( /v 3000 витков), расположенных симметрично относительно оси капилляра 5, На кронштейне, жестко связанном с капилляром, соосно с катушками укреплены два цилиндрических постоянных 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 ли1ши подведены к измерительно-питающему пульту 17 о

Испытания проводят следуюш 1м 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 оп- ределяют рабочий параметр устройства в роли вискозиметра.

Далее при постоянной температуре термостата на нагреватель подают постоянную 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 действие устройство 11 и регистрируют ряд амплитуд затухающих колебаний сосуда 1 .

Затем на нагреватель подают добавочную мощность и через равные промежутки времени регистрируют изменение температуры в прямом температурном ходе, При выключенной добавочной мощности регистрируют изменения температуры при обратном температурном ходе При этих процедурах левьй вентиль блока 8 закрыт. Затем закрывают правый вентиль. После восстановления температуры Тэ производят повторение прямого и обратного температурных ходов При открытом правом вентиле процесс изобарный, а при закрытом правом вентиле - изохорный.

По окончании этих процессов открывают левый вентиль блока 8 и часть пробы выходит в ампулу 13 взвешивания.. После установления вновь температуры Т5 закрывают этот вентиль и взвешивают вышедшую массу пробы. Сум- эту массу с массой в сосуде по градуировочному эксперименту, определяют массу пробы, необходимую для расчета плотности, используя при этом объем сосуда, соответствующий 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 теьшератур- ным ходам при одинаковых значениях поверхностей температуры сосуда 1 определяют скорости изменения температуры и при известном значении добавочной мощности рассчитьшают теплоемкость.

По изменениям давления, соответствующим изменениям температуры, находят изотермический коэффиц 1епт дашге- ния.

Предлагаемое устройство но сравнению с известными обеспечивает расширение функциональных возможностей и повьш1ение точности, что достигается за счет совмещения капилляром функций тракта заполнения, измерителя

Q давления и упругого подвеса. При этом исключается необходимость приапечсния дополнительно к экспериментальным известных данных (по плотности, термическому расширению), поскольку уст5 ройство позволяет провести комплекс измерений на одной пробе.

Формула изобретения

0Устройство для измерения теплофпзических свойств жидкостей, содерхса- щее сосуд высокого давления, щенный в вакуумной камере термостата, снабженный измерителем темпера5 туры, нагревателем и соединенный капилляром с двумя вентш1ями, один из которых соединен с аьтулой взве1Ш1ва- ния, другой - с камерой подачи исследуемой жидкости, отличаю0 щ е е с я тем, что, с целью pacntfipe- ния функциональных возможностей устройства за счет измерения пзохорной теплоемкости, терг-шческого коэффици- ента давления, вязкости и повышения

д точности измере шя изобарной-теплоемV кости, вентили выполнены в едином

блоке, соединенный с блоком конец

капилляра и сочленеш1е капилляра с

вакуумной камерой зафиксированы, а

0 участок капилляра между ними выполнен из двух навитых встречно спиральных секций, между секциями прикреплена ; планка связи с регистратором угла раскручивания секций под влиянием давле5 ния, конец капютляра, соединеиньй с сосудом высокого давления, связан с, устройством возбуждения и регислрации крутильных колебаний.

ШК

i6

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 тем- плоемкость 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