Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
214
Рис. 57. Адиабатный калориметр низкого давления (конструкции Кузнецова):
/ — входной змеевик; 2 —сосуд Дьюара; 3 — уплотняющее устройство; 4 — корпус калориметра; 5 — калориметрический нагреватель; 6 — входная измерительная гильза; 7 — выходная измерительная
гильза
215
дусмотренные отпайки позволяют измерять раздельно т. э. д. с. двух одиночных, трех и четырех спаев. Дифтермопару градуировали по показаниям образцового платинового термометра сопротивления в рабочих условиях *. Полученные зависимости е=/(?) аппроксимированы методом наименьших квадратов полиномами вида
г= 2 а/Л (5.5)
Расхождение между измеренными и вычисленными по уравнению (5.5) значениями є не превышает 0,3—0,5 мкВ (0,005— 0,008 К), а стандартная вариация равна 0,2 мкВ (при е=1200—5200 мкВ). Искомая калориметрическая разность температур Д? вычисляется, как известно, из соотношения
А/ =-^-, (5.6)
где п — число спаев; АЕ— показания дифтермопары.
Кроме спаев дифтермопары во входной измерительной гильзе расположен образцовый платиновый термометр сопротивления, с помощью которого определяли температуру отнесения и контролировали воспроизводимость градуировки дифтермопары непосредственно в ходе основных опытов. Значения т. э. д. с. одиночных спаев, полученные градуировкой и в основных опытах, отличались менее чем на 0,008 К. Для определения поправки 6^2, включающей температурный эффект дросселирования газа в калориметре и влияние паразитной т. э. д. с. отводящих проводов дифтермопары, проведены специальные тарировочные опыты с выключенным калориметрическим нагревателем в рассматриваемом диапазоне температур и давлений. Величина поправки для калориметра I не превышала 0,005—0,012 К.
Калориметр II (рис. 58), использованный в опытах при низких температурах, сходен по конструкции с известным калориметром ВТИ [5.31]. Калориметр отличается малой тепловой инерцией, но имеет несколько большее (по сравнению с калориметром I) гидравлическое сопротивление.
Тепломер — 300-спайная хромель-копелевая дифтермопа-ра — намотан на цилиндр из пенопласта, зажатый между двумя медными тонкостенными стаканами. Чувствительность тепломера очень высокая (0,008 Вт/мВ).
Для предотвращения выпадения влаги на внутренних коммуникациях калориметра И наружная оболочка его герметизирована, а внутреннее пространство, не занятое теплоизоля-
* Во время градуировки дифтермопары корпус калориметра заменяли массивным медным блоком, в центральном канале которого размещали обе группы спаев дифтермопары и чувствительную часть термометра сопротивления.
216
Рис. 58. Низкотемпературный калориметр и термостат: / — термостат; 2 — входная измерительная гильза; 3 — внешняя оболочка калориметра; 4 —выходная измерительная гильза; 5 —тепломер; 6 — калориметрический нагреватель; 7 —змеевик калориметра
217
цией, заполнено сухим аргоном под небольшим избыточным давлением.
Калориметрическую разность температур (около 2 К) измеряли двумя платиновыми термометрами сопротивления (/?о«ЮО Ом). Температура в жидкостном термостате (70%-ный водный раствор спирта) поддерживалась постоянной в пределах (2—5)-Ю-3 К с помощью двух автономных систем регулирования. Холодильный контур выполнен на базе серийного агрегата ФАК-1,5.
Узел измерения расхода включает две термостатированных емкости-расходомера объемом около 55 л каждая. Объемы емкостей определены многократными тарировками по СОг (весовым методом). Давление газа в емкостях в процессе тариро-вочных и основных опытов измеряли образцовым сифонно-ча-шечным барометром КР-1000 с погрешностью менее 0,1— 0,15 мбар. Необходимые для определения объема V или массы газа т значения удельных объемов V двуокиси углерода при комнатной температуре и давлении около 1 атм вычислены по уравнению состояния с двумя вириальными коэффициентами. Применение в качестве эталонного вещества (при калибровке емкости) самого исследуемого газа дает возможность исключить при измерении расхода вероятную систематическую неточность исходных значений V.
Все температурные измерения, а также измерения т. э. д. с. тепломеров проводили с помощью низкоомного двухрядного самоповеряемого потенциометра Р-308 класса 0,002. Нормальный элемент и образцовую катушку термостатировали с точностью ±0,05 К. Давление исследуемого газа в калориметре определяли по показаниям грузопоршневого манометра МП-60 класса 0,02. В качестве разделяющего устройства использована чувствительная мембрана с ртутным нуль-индикатором.
Чистота исследованного в [5.4, 5.5] газа характеризуется следующими средними показателями: двуокись углерода — 99,95—99,80 %, неконденсаты — 0,05—0,2 %, влага — менее 0,005% [(/Р=(—23) — ( + 40)°С)]. Полученные на этой установке экспериментальные данные приведены в табл. 45. Погрешность ср>оп, по оценке авторов, не превышает 0,8—1%.
Третья установка лаборатории ТОТ МЭИ. Для исследования изобарной теплоемкости жидкой С02 Попов и Саяпов [5.30] применили дифференциальный метод измерений. Принципиальная схема основного узла установки — термостата с пьезокалориметрами — приведена на рис. 59. Два геометрически одинаковых шаровых калориметра 2 с термометрическими гильзами 1 симметрично расположены в жидкостном термостате вис помощью тяг 4 подвешены к двум весам. Пьезокалориметры связаны с неподвижной частью установки двумя тонкими (1,0X0,2 мм) капиллярами 3 и 5, причем дли-
