SU1170324A1 - Пьезометр переменного объема - Google Patents

Abstract

ПЬЕЗОМЕТР ПЕРЕЖННОГО ОБЪЕМА , содержащий измерительный сосуд, нижн   часть которого сообщена с вертикальной измерительной тру око/:, заполненной исследуемым ве : естно ; i-i а ю щ и ртутью, о т л и тем, что, с делью расширени  диапазона измерений в области высоких давлений , устройство снабжено второй измерительной трубкой, расположенно параллельно первой и образующей с ней замкнутьй контур сообщаюшихс  сосудов, причем одна из трубок установлена с возможностью перемещени  вдоль вертикальной оси и снабжена смотровым окном высокого давлени .

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  проведени  исследований физических свойств веществ, в частности к устройствам дл  измерени  удельных объемов (плотности, сжимаемости) жидкостей и газов.

Цель изобретени  - расширение диапазона изменений в области высоких давлений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что пьезометр переменного объема снабжен второй измерительной трубкой , расположенной параллельно первой и образующей с ней замкнутый контур сообщающихс  сосудов, причем одна из трубок установлена с возможностью перемещени  вдоль вертикальной оси и снабжена смотровым окном высокого давлени .

Введение второй измерительной трубки со смонтированным окном, необходимо дл  обеспечени  фиксации уровн  ртути в первой трубке. Установление второй трубки параллельно первой необходимо дл  поддержани  посто нства зеркала наблюдаемого мениска ртути.

Установка прозрачной трубки подвижной с возможностью перемещени  вдоль вертикальной оси обеспечивает контроль за уровнем ртути в первой измерительной трубке.

Исход  их прочностных характеристик прозрачного материала, например, оргстекла, работающего в диапазоне высоких давлений, прозрачна  трубка выполн етс  в виде короткой втулки, разгруженной от внутреннего давлени  путем запрессовки ее в металлический цилиндр со сквозным отверстием дл  визуального наблюдени . Такой узел устройства, называемьй смотровым окном, позвол ет использовать прозрачную трубку в диапазоне высоких давлений. Наличие сквозного отверсти в металлическом цилиндре позвол ет контролировать уровень ртути в прозрачной втулке. Совмещение сквозного отверсти  цилиндра с оптической системой катетометра дает возможность фиксировать уровень ртути,, а жестка  св зь цилиндра с кареткой катетометра обеспечивает посто нство взаимного расположени  отверсти  относительно оптической системы, что позво л ет использовать измерительную линейную шкалу высокоточного прибора катетометра в качестве системы отсчета , исключает вли ние поверхностного нат жени , неравномерности внутреннего сечени  прозрачной трубки на результаты измерений. Из-за ограниченны размеров прозрачной втулки в ходе измерений уровень ртути уходит за границы видимости втулки. Дл  расширени  границы видимости прозрачна  трубка делаетс  подвижной относительно металлической трубки за счет введени  гибкой св зи, например металлических трубок. Така  система из двух измерительных трубок позвол ет контролировать перемещение ртути в широких пределах пор дка 600-1000 мм. Указанна  совокупность отличительных признаков необходима и достаточна дл  проведени  измерений с высокой точностью в диапазоне высоких давлений.

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Все узлы зкспериментальной установки и соединительные трубки выполн ютс  из механически прочного материала (например, металла). Измерительный сосуд 1 через соединительную трубку 2 св зан U-образно с измерительной трубкой 3, смотровое окно высокого давлени  4 и измерительна  трубка 3 образуют между собой посредством гибких трубок 5 и 6 замкнутые в контур сообщающиес  сосуды. Так как оба колена этих сообщающихс  сосудов имеют одинаковые диаметры и заполнены одинаковыми жидкост ми, мениски ртутив них будут всегда устанавливатьс  на одном уровне. Гибкие трубки 5 и 6

обеспечивают возможность свободного перемещени  смотрового окна оси измерительной трубки, что позвол ет визуально фиксировать положение мениска ртути в ней.

Дл  Измерени  величины перемещений мениска ртути в измерительной трубке смотровое окно жестко крепитс  к измерительной системе катетометра 7.

Обе трубки через вентиль 8 и трубку 9 подсоединены к системе создани  и измерени  давлени . Резервуар с ртутью 10, соединенный трубками 11 через вентиль 12 с дном измерительного сосуда 1, служит дл  изменени  его рабочего объема. Вентиль 13 используетс  при заполнении (сливе) пьезометра исследуемым веществом. Измерительньш сосуд заполнен исследуемым веществом 14 и ртутью 15, выполн ющей роль жидкометаллического поршн , свободно перемещакщегос  при изменении объема исследуемого вещества. При изменении параметров состо ни  объем исследуемого вещества в измерительном сосуде измен етс . Эт приводит к изменению уровн  ртути в нем и соответственно в измерительной трубке. Измер   величину перемещени  мениска ртути, в измерительной трубке определ ют изменение объема исследуемого вещества в измерительном сосуде. Дл  этого при начальных параметрах состо ни  мениск ртути визуально фиксируют в смотровом окне и совмещают его с визирной линией шкалы катетометра. По шкале катетометра делают первый отсчет, фиксирую щий нулевое положение мениска ртути в измерительной трубке hx р. При других заданных параметрах состо ни  мениск ртути исчезает из пол  зрени  смотрового окна. Перемеща  смотровое окно вместе с кареткой катетометра, вновь совмещают мениск ртути с визирной линией шкалы катетометра и делают новый отсчет положени  мениска ртути в измерительной трубке -hj. р. Произведение площади сечени  трЖ 2 на величину перемещени  мениска ртути в измерительной трубке (h р) дает величину совместного изменени  объема исследуемого вещества и балластного объема пьезометра при изменении параметров состо ни . Общий объем пьезометра . складываетс  из полезного объема, зан того исследуемым,веществом , и балластного , включающего в себ  объем ртути соединительных и измерительных трубок, смотрового окна,вентилей и т.п. Дл  исключени  вли ни  последнего измерение провод т в два этапа. 1 этап. Полезный объем пьезометра при. начальных параметрах t , р. раве о о ,РО Г70Л . Общий объем пьезометра пр начальных параметрах состо ни  равен

(4,P;nbe; 4,.,P, (1) 50

Соответствующее положение мениска ртути в измерительной трубке -h р. Измерени  провод т по изотермам, tg, t , t, ..., измен   давление от 55 р до р. При изменении параметров состо ни  вследствие изменени  объема исследуемого вещества и балластового

4lU

(4)

+erV

io.P.

Повтор ем измерени  при тех же параметрах состо ни , что и на первом этапе, фиксиру  положени  мениска ртути в измерительной твубке при ,Р, и при . Общий объем пьезометра при параметрах t ,

равен 244 объема пьезометра мениск ртути в измерительной трубке перемещаетс  и занимает положение отсчитываемое катетометром -h р. Общий объем пьезометра при параметрах t , р Р ). . р (2) П)П ьеЗ tniPn сел Изменение общего объема пьезометра при изменении параметров состо ни  РО Д° описываетс  соотношением: 1.(У4„,р-у1,.),.„.(у5„,р„-у1о,Р,)п.« KJ...p..-i. -Цз, РО t п где hf-hJ - изменение положени  0 ниска ртути в измерительной трубке вследствие изменени  температуры от tg до tj при посто нном начальном давлении р , hp -hp - изменение положени  менис ка ртути в измерительной трубке вследствие изменени  давлени  от р до р при заданной температу ,Р® п Измен ем полезный объем пьезометра ° io ,Ро .Pc- Д   этого закрываем вентиль 8, сосуд 10 поднимаем выше сосуда 1, последовательно открываем вентили 12 и 13. Ртуть из сосуда 10 перетекает в сосуд 1, вытесн   из него часть исследуемого вещества, котора  через вентиль 13 собираетс  в бюкс и взвешиваетс . Масса вытесненной жидкости М при начальных параметр занимает объем. pax состо ни  t равный: ,,Po, II этап. Полезный объем пьезометра Р начальных.параметрах состо ни  -oiPo Общий объемпьезометра при начальных параметрах состо ни  равен ,PnW(4,,PnИзменение общего объема пьезомет ра при изменении параметров состо ни  от tj ,pjj , до t, р, описываетс соотношением: , vJ(Vt„,p„-Vь.P„)„,, (6) ьГо5. ioP/P p. -t. При изменении параметров состо ни  от tp, р до t, р независимо от величины полезного объема пьезометр термическое и барическое изменение его балластного объема одинаковы. Поэтому вычита  AV из дУ при оди наковых параметрах состо ни , мы ис ключаем из вклад в изменение общег объема пьезометра и получаем величину , на которую измен етс  объем исследуемого вещества массы М при изменении параметров состо ни  от ,(,, -(,р t ,,P/nec, )p./()J vi Q-Vi л и Vj. p-V г 0 объ tofPc вещества массы соответственно при раметрах tpp и t, р ( дН,)р() -(hVhIo) ,(f.p) (hp, -hp, ),-(h:,-Пр ) ± ti Разделив выражение (7) на массу М, получаем ,, .) V р и р - удельный объем исследуемого вещества соответственно при параметрах t ,р и t, р . С учетом поправки на термическое и барическое изменение объема ртути в пьезометре при изменении параметров состо ни  выражение (8) перепишетс  в виде: v Р у, р + K(iHAt)p п|Гп toiKa рТ ftt; где k Pt .,Po .,РС -fin-P. плотность ртури соответственно при параметрах Согласно РП п РО щей теории ошибок максимальна  относительна  погрешность измерени  удельных объемов предлагаемым пьезометром оцениваетс  в 10,03%.

Claims (1)

1. ПЬЕЗОМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ОБЪЕМА, содержащий измерительный сосуд, нижняя часть которого сообщена с вертикальной измерительной трубкой, заполненной исследуемым веществом и ртутью, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений в области высоких давлений, устройство снабжено второй измерительной трубкой, расположенной параллельно первой и образующей с ней замкнутый контур сообщающихся сосудов, причем одна из трубок установлена с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси и снабжена § смотровым окном высокого давления.

   1170324 2