Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Работа лаборатории прикладной термодинамики ОИИМФ. Схема экспериментальной установки, созданной Цымарным и Головским [3.16—3.18], изображена на рис. 30. Здесь реализован вариант безбалластного пьезометра постоянного объема с мембранным разделителем, размещенным в зоне рабочих температур. Неразгруженный от давления пьезометр 2, изготовленный из стали марки 1Х18Н9Т, размещается в рабочей
Рис. 30. Схема установки Головского и Цымарного:
1 — съемный стакан; 2 — пьезометр; 3 — камера с «сухим» льдом; 4 — термокомпрессор; 5 — баллон с азотом; 6 — поршневой манометр; 7 — гляделка; 8 — термо-поджимка; 9 — баллон с исследуемым ігазом
полости 1 двухполостного криостата, который заполнен спиртом. Криостатирующая жидкость охлаждается «сухим» льдом, а температура в процессе опытов регулируется вследствие автоматической работы электронагревателя, включенного в сеть переменного тока через фототиратронный регулятор температуры. В качестве датчика регулятора температуры применена многоспайная термопара, размещенная вблизи медной трубки с электронагревателем. Точность поддержания* температуры лучше ±0,02 К. Для измерения температуры пьезометра применены образцовые платиновые термометры сопротивления (Яо& 10 и 100 Ом). Сопротивление термометров измеряли компенсационным методом с помощью потенциометров Р-306 [3.16, 3.17] и Р-308 [3.18]. Погрешность определения температуры оценивается в 0,05 К.
Конструктивное оформление первого варианта пьезометра с мембранным разделителем — дифманометром показано на
151
Рис. 31. Неразгруженный пьезометр в сборе с мембранным разделителем:
1 — мембрана; 2 — шайба; 3 — гайка; 4 —корпус пьезометра; 5, 6, 8^ вентили; 7— верхняя крышка; 9 — термоподжимка; /0 —трубка; //^— стержень; 12— баллон с исследуемым газом; 13 — сердечник; 14—съемный стакан
рис. 31. Чувствительный элемент дифманометра — мембрана 1 изготовлен из нагартованной листовой нержавеющей стали 1Х18Н9Т толщиной 0,4 мм. Ее рабочий диаметр около 60 мм.
152
Прогиб мембраны (±0,3 мм от среднего положения) ограничен дном пьезометра и специальной шайбой 2, сферические поверхности которых имеют большой радиус кривизны. Контроль за положением мембраны осуществляют с помощью индуктивного микрометра. Прогиб мембраны вызывает перемещение стержня 11 и изменение индуктивных сопротивлений двух катушек датчика 13, включенных в мостовую схему на переменном токе. Разбаланс мостовой схемы фиксируется гальванометром М195/2, включенным через полупроводниковый выпрямитель в измерительную диагональ моста. Для питания индуктивного микрометра током повышенной частоты (5500 Гц) применен генератор ГЗ-4А.
Авторы сообщают, что индуктивный микрометр позволяет надежно фиксировать прогиб мембраны, соответствующий изменению объема 5-10~3 см3. Такое перемещение вызывается разностью давлений порядка 0,04 бар. Объем пьезометра Уго° с найден калибровкой по воде со средней квадратической погрешностью 0,04% и равен 46,13 см3.
Во второй серии опытов применен разгруженный от давления безбалластный пьезометр с мембранным разделителем контактного типа [3.18]. По утверждению авторов, контактный индикатор обеспечивает точность поддержания объема в тех же пределах, что и индуктивный. Объем пьезометра У200 с определен с ошибкой 0,02% и равен 33,40 см3. Давление исследуемого вещества измеряли поршневыми манометрами МП-600 или МП-2500 класса 0,02, причем в качестве буферной среды использовали сжатый азот. Погрешность определения давления рол, по оценке авторов, равна в среднем 0,08% и варьирует от 0,5% при /?тт=10 бар до 0,03% при ртах = = 600 бар. Во второй серии опытов р0ц изменялись от 100 до 2500 атм и ошибка определения давления, по-видимому, близка к классу поршневого манометра.
Для определения массы исследуемого образца применяли съемные ампулы того же типа, что и в МЭИ. В данном случае пустые ампулы весят около 127 г и рассчитаны на давление 150 атм. Ампулы взвешивали на аналитических весах АДВ-200.
Процедура очистки исследуемого образца газа упрощена по сравнению с использованной ранее в МЭИ. По утверждению авторов, количество примесей удалось снизить до 0,02% (по объему).
Опыты проводили по квазиизохорам (т. е. при определенном заполнении пьезометра) как в сторону повышения, так и в сторону понижения температуры. На каждой квазиизохоре фиксировали 10—12 равновесных состояний. Выпуск СО2 в съемные ампулы, охлажденные до —80° С, осуществляли во всех случаях после термостатирования пьезометра при температуре + 30° С. Поэтому поправка /п0Ст, учитывающая массу
153
Таблица 30
Экспериментальные данные Головского и Цымарного (1-я серия измерений) [3.16, 3.17, 3.18]
КГ/МЗ
Р, бар
Г, К
кг/мЗ
Р, бар
г, К
,2 ,9
,6
,3
,7 ,5 ,2 ,9 ,7 ,1
,2 ,0 ,7 ,4 ,1 ,9 ,6 ,0
,6 ,3 ,0 ,7 ,3 ,0 ,7 ,0
,8 ,6 ,3 ,8 ,3 ,9 ,5 ,0
,1 ,0 ,8 ,6 ,3 ,1 ,7 ,4 ,0 ,6 ,3
67,05 93,88 126,97 166,26
44,06 79,13 112,67 145,58 172,53 245,69
41,59 65,95 105,76 142,23 174,37 212,48 245,20 330,36
48,34 89,27 132,40 177,43 231,45 276,67 322,28 407,89
28,66 53,82 97,93 169,23 241,07 305,54 366,32 434,81 496,92
