Устройство для измерения температурного коэффициента объемного расширения жидкости Советский патент 1989 года по МПК G01N25/16 

ND

СО

Изобретение относится к теплофизическим измрениям, в частности к дилатометрам, и может быть использовано для измерения температурного коэффициента объемного расширения (ТКОР) при высоких температурах и давлениях жидкостей, в том числе агрессивных и токсичных, с высокой точностью. Целью изобретения является расширение температурного диапазона и повышение точности измерения. Устройство содержит камеру высокого давления с иллюминатором, в которой устанавливают чувствительные весы. К разным плечам коромысла весов на тонких металлических нитях подвешивают выполненные из одного материала и равные по объему и массе два груза, которые помещают внутрь исследуемой жидкости, налитой в двух сосудах, которые укрепляют снизу. На сосудах устанавливают нагревательные печи и датчики температуры. Для создания высоких температур и устранения конвекции сосуды закрывают вакуумной камерой, имеющей систему охлаждения. Весы с подвешенными грузами предварительно уравновешивают, а затем на одну из чашек устанавливают разбаланс массой ъ 200 мг. Создавая разность температур сосудов добиваются восстановления равновесия весов. Это происходит из-за разницы в величине выталкивающей силы, действующей на грузы. Равновесие весов наступает, когда эта разница равна величине разбаланса. Затем измеряют температуры сосудов и рассчитывают значение искомого ТКОР. 1 ил.

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано дпя измерения температурного коэффициента объемного расширения (ТКОР) при высоких температурах и давлениях жидкостей, в том числе агрессивных и токсичных.

Целью изобретения является расширение температурного диапазона и повьштение точности измерения температурного коэффициента объемного расширения жидкостей, в том числе и имеющих высокое давление паров.

На чертеже представлено устройство для измерения ТКОР, общий вид.

Устройство состоит из чувствительных весов 1, установленных на плите 2с, Плиту изготавливают массивной и

315

на ней устанавливают интенсивную систему охлаждения о К специальным прямоугольным рамкам, установленным на подвесках коромысла весов 3 на тонких металлических нитях 4 и 5 укрепляют левый 6 и правый 7 грузы. Грузы выполняют цилиндрической формы со сферическими торцами из одного металла равного объема и массы.Предварительно, тщательно измеряют объем грузов методом гидростатического взвешивания в воздухе и в дистиллированной воде, К нижней плоскости плиты через герметичные прокладки укрепляют левый 8 и правый Ч сосуды. Нити подвески пропускают через небольшие отверстия в плите, ось которых совпадает с осями сосудов. Окончательно укрепляют грузы так, чтобы они не касались стенок сосудов и их нижнt e торцы находились на расстоянии, приблизительно 15- 20 мм от дна сосудов„ После этого весы тщательно уравновешивают при помощи не больших грузиков и рейтера Арретирование весов производят дис- станционно при помощи компактного реверсивного двигателя lO Затем на одну из чашек весов, например правую, накладывают разбаланс 11 массой д т. При высокой чувствительности весов дпя широкого класса жидкостей достаточно установить разбаланс массой не более 150-200 мг. После этого весы закрывают камерой 12 высокого давления и уплотняют при помощи резиновой прокладки болтами к плите. Камера высокого давления имеет на боковой поверхности отверстие, заглушенное толстостенным молибденовым стеклом, выдерживающим высокое давление, для наблюдения за оптической системой весов , Сосуды в дне имеют штуцера для заполнения их исследуемой жидкостью, к которым подключают систему заполнения и производят ваку умирование камеры, сосудов и системы заполнени Затем производят заполнение сосудов исследуемой жидкостью, заливая ее приблизительно на один уровень с таким расчетом, чтобы верхние торцы грузов находились на расстоянии 5 мм от поверхности жидкости. Сие тему заполнения отсоединяют и на сосуды устанавливают нагревательные печи 13 и 14, состоящие из трех секций нагревателей и тепловой

0

5

г

0

5

0

5

0

изоляции о Регистрацию температуры и контроль равномерности теплового поля производят при помощи шести датчиков 15 и 16 температуры (по три на каждом сосуде), установленных на стенках сосудов на разной высоте. С целью предохранения нагревателей от окисления, особенно при высоких температурах, а также для создания равномерного температурного поля путем устранения конвекции около нагревательных печей, снизу к плите укрепляют водоохлаж- даемую вакуумную камеру 17„

Устройство работает следующим об- разом„

После установки на правой чашке весов 1 разбаланса 11 при одинаковой температуре сосудов весы находятся в неуравновешенном состоянии„Затем повьш ают температуру левого сосуда 8, а температуру правого сосуда 9 поддерживают постоянной и следят за состоянием равновесия весов. При повьцпении температуры плотность исследуемой жидкости в левом сосуде и, следовательно, выталкивающая сила, действующая на левый груз, уменьшается, что ведет к уменьшению результирующего разбалаггса весов.При определенной температуре весы приходят в состояние равновесия,Уравнение равнбвесия весов имеет следующий вид:

mg - V,j7 g fling + mg - (1)

где m - масса грузов, кг;

g - ускорение свободного падения;

V , V - объемы соответственно левого груза 6 при температуре TY И правого груза 7 при темйерйтуре Т, iPf и /2 плотности исследуемой

жидкости соответственно в левом и правом сосудах, кг. м ,

ига -масса разбаланса П, кг, Кроме того, справедливы следующие зависимости:

f, ЯоГи-/ ( т,) ; +/ ( т„) (2)

где fo - плотность исследуемой жидкости при температуре Те

- 17