Способ определения зависимости плотности жидкости и пара от темперптуры в состоянии насыщения

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) S69898 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 02.04,76 (21) 2341787/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.08,77, Бюллетень № 31 (45) Дата опубликования описания 22.10.77 (51) M. Кл, 2

0 01 и 9/20

Государственный коинтет

Совото Мнннотров СССР по делан нзоорвтоннй н открытнй (53) УДК .

532 14(088 8) И. И. Новиков, В. В. Рощупкин, А. Н. Борзяк и А, И. Чернов (72) Авторы изобретения

Институт металлургии им. А. А, Байкова и Специальное конструкторское бюро Инсттпута металлургии им. А. А. Байкова (71) Заявители (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ПЛОТНОСТИ

ЖИДКОСТИ И ПАРА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ В СОСТОЯНИИ НАСЫЩЕНИЯ

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может использоваться для определения зависимости плотности жидкости и пара от температуры в состоянии насыщения, а также критической плотности.

Известен способ определения зависимости плотности жидкости, в котором сосуд известного объема с переливной трубкой, заполненный исследуемым веществом в жидком состоянии, устанавливают в нагревательную печь; при нагревании сосуда часть жидкости вытекает через переливную трубку за счет ее расширения, и при фиксированной температуре определяют массу жидкости, оставшейся в сосуде, после чего производят расчет плотности хащкости 11 j....

Недостатками способа является возможность определения только зависимости плотности от температуры, снижение точност измерений прн температурах, близких к критическим, эа счет увеличения погрешности в определении массы вещества из-за его испарения.

Известен также способ определения зависи. мости плотности жидкости и пара от температуры в состоянии насыщения, при котором определяют щ

2 температуру восстановления горизонтального положения герметиэируемым вытянутым сосудом, частично заполненным исследуемым веществом (2). Предварительно определяют объем сосуда, устанавливают его на опорах в качестве коромысла весов и уравновешивают в горизонтальном положении. После этого сосуд заполняют небольшим количеством исследуемого вещества в жидком состоянии, массу которого определяют взвешиванием сосуда до и после заполнения. После заполнения сосуд вновь устанавливают на опорах и нагревают его. При малом количестве исследуемого вещества при нагревании происходит постепенное его испарение в объеме сосуда, и, когда весь объем занят одной фазой вещества (в данном случае

-паром), сосуд восстанавливает горизонтальное положение, Определение положения сосуда производят визуально или при помощи мерной линейки.

Затем количество исследуемого вещества увеличивают и вновь производят нагрев. Далее рассчитывают плотность вещества в состоянии насыщения.

Таким образом, определяют зависимость плотности от температуры для пара, а затем для жидкости, Прн этом определяют критическую плотность и критическую температуру.

569898

3

Однако способ не обеспечивает высокой точности определения температуры перехода вещества из двухфазного состояния в однофазное (состояние насыщения), так как при положении сосуда, близком к горизонтальному, возможно растекание исследуемой жидкости по его длине, и температура, при которой сосуд восстанавливает свое горизонтальное положение, очевидно, ниже действительной температуры насыщения. Кроме того, прн положении сосуда, близком к горизонтальному, возможно покачивание его, что существенно затрудняет определение положения равновесия.

Цель изобретения — повысить точность и достоверность измерений, Это достигается тем, что указанный сосуд предварительно уравновешивают в положении, отличном оТ горизонтального, при нагревании частично запоттненного сосуда его поддерэьзиают неподвижным в парвоначалыгом положешги поопускаштем тока через соленоид системы уравновешивания и фиксируют температуру, coorBOòcтвующую Однофазному состоянию при нулевом значашпт тока, текущаго через соленоид.

СИОсОб позволяет определять зависимость llllor* иости вещества Ох темпе13атуры В cocTOStilIIII насыщения как для нидкосГи, Т81 и дгя пара с высокой точностью.

HR фиг. 1 приведена СхеМЗ поясняющая ocgществлениа способа; на фнг. 2 — график зависимоети плотности вегдаства от, температуры в со. стояшм насыщеии.

Способ осуществляется следующим образом.

Герметизируемьй вытянутьти сосуд 1„нмаюIIIgI1 отверстие дпя заполнения исследуемым вещаством, представляет собой коромысло весов. С этой целью его устанавливают на опоры 2. К концам пустого сосуда укрепляют плунжеры дат штка перемещения 3 и соленоида 4. Сосуд уравновешивают в положении, отличном на несколько градусов or

ГоризОнтальнОго. ПО показаниям датчика перемещения это положение фиксир чот. Затем сосуд закрепляют в таком положении внутри термостата S и нагревают его, нри этом измеряют показания датчика перемещения в зависимости от температуры (горячая тарировка датчика перемещения), Измерения температуры пройзводят с помощьк датчика 6 температуры, Такой процедурой учитывают удлинение нити подвеса плунжера датчика перемещения. Затем сосуд заполняют некоторым малым количеством исследуемого вещества в жидком состоянии, массу которого определяют взвешиванием сосуда до и после заполнения, и устанавливают на опоры в термостате. При этом сосуд наклоняют так, чтобы вся жидкость сосредоточилась у конца, связанного с тягой плунжера датчика перемещения. Затем увеличивают величину тока в обмотке соленоида до тех Ilop, пока показания датчика перемещения соответствуют первоначальному положению сосуда. Далее медленно повышаюг темПературу. При этом ъждкость внутри

И

3g

4О сосуда постепенно испаряется, а cocylI стремится изменить свое положение, Путем уменьшения величины тока в обмотке соленоида это положение сохраняют. Тем самым в процессе нагрева сосуд держат неподвижно в первоначальном положении, учитывая горячую тарировку датчика перемещения.

При определенной температуре величина тока в обмотке соленоида становится равной нулю. Это свидетельствует о том, что вещество внутри сосуда находится в однофазном состоянии, что соответствует состоянию насыщения. Температуру при нулевом значении тока в обмотке соленоида фиксируют. По известной массе загруженного вещества и внутреннему Объему сосуда, который определяют предварительно, взвешиванием пустого и эайолненного тарировочной жидкостью сосуда, с учетом поправок нв тепловое расширение материала сосуда, определяют плотность исследуемого вещества в состоянии насыщения. Затем производят увели чаште массы вещества путем добавления некоторого количества и процедуру нагрева повторяют.

Можно замеппь, что: температура насыщения с увеличением массы загруженного вещества и плотности растет, а при достижении определенной величины начинает уменьшаться (см.фиг.2) . Максимальная температура представляет собой критическую температуру Ткр, а соответствующая ей плотность— критическую плотность исследуемого вещества ркр.

При массах меньше массы, соответствующей критическому состоянию (критической массы) получают зависимость плотности пара от температуры в состоянии насыщения, например р, при. TI . При массах больше критической расширение вещества с ростом температуры явля. ется доминирующим, и ток в обмотке соленоида принимает нулевое значение при такой температуре, при которой весь объем сосуда будет жтят жидкостью, например р при Т, Таким образом определяют зависимость плотности как яидкости, так и пара в состоянии насыщения и максимально приближаются к значению критической плотности и температуры, Формула изобретения

Способ определения зависимости плотности жид кости и пара от температуры в состоянии насьпцения путем последовательного нагрева возрастающих порций исследуемого вещества в герметизируемом вытянутом сосуде весовым методом, слежения за температурой исследуемого вещества и расчета плотности, о тличающи йс я тем, что, с цельюповышения точности и достоверности измерений, указанный сосуд предварительно уравновешивают в положении, отличном от горизонтального, частично заполняют его исследуемым веществом и нагревают, поддерживая неподвижным в первоначальном положении пропусканием тока через соленоид системы уравновешивания, и фиксируют температуру, соответствующую однофазному состоянию

569898

rz

ГЕа4ПЕраиура, 7

Фиг.2

Составитель А. Волков

Техред Н. Андре йчук

Редактор О. Стенина

Корректор A. Власенко

Заказ 32SO/33

Тираж 1101 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 при нулевом значении тока, текущего через соленоид.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Stone J.P„Ewing С.Т., Sperm J.R., Stein"

kuller Е. W., Williams О. D. and Miller R. R. "Journal

of chemical and Engineering data" Vol. 1l Ji 3, f966, рр. 320 — 322, (США).

2. Надеждин А.И. Физические исследования.

Киев, 1887, с. 159 — 172.