Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 126
Текст из файла (страница 126)
Методы определения коэффициента линейного расшнрения разлнчаются главным Рис. 9.!. Схема кварцевого днлатометра. образом, способами измерения удлинений образца. Относительный метод кварцевого дилатометра (метод Генянга) [2]. Исследуемый образец 2 (рис. 9.!) помещен в кварцевую трубку 1.
Относительные расширеняя образца при измененаи температуры, создаваемой печью 8, измеряют ари помощи микроскопа 8 и регистрируют по шкале б, соединенной с кварцевым толкателем 4. В качестве измерители удлинений образца удобно использовать длннномеры, например ИЗВ-! ИЗВ-2. Дилатометр, выполненный по этому методу, может работать при температурах ,до !300 К. Обычно используют образцы длиной от !00 до 200 мм. Погрешность прн измерении коэффициента линейного расшйрения не 'превышает )тз [3]. Некоторые конструкнии дилатометров, использующих этот метод, приведены в [4]. Ингерферометрйческий метод [2] При этом методе, являющемся абсолютным, для измерения удлинений .используется явлеяие интерференция.
Исследуемый образец 2 (изображен в разрезе) (рис. 9.2) покоится на кварцевой опоре 1, верхняя поверхность которой оптически плоская, На образце сверху располагается клиновидная кварцевая пластина 8. Нижняя поверхность клиновидной пластинки и верхняя поверхность опоры ! Расположены строго параллельно и образуют иитерференционный зазор б. Источником света является монохроматор 7, 8 или лазерный луч, Интерферометрнческая картина, возникшая в зазоре б, а' затем отраженная, призмой 8 и полупрозрачным зеркалом б; наблюдается в микроскопе 9. При изменении длины образца 2 (изменение зазора б) в поле зрения микроскопа наблюдается смещеняе интерферометрических полос. Смещение картцны на одну полосу соответству.
ет изменению длины образца на к12, где Х вЂ” длина волны монохроматического излучения. Равд. 9 436 Элсперилынгалэное определение теплофизичеспих свойств давлениах можно найти в работах [5, 6] 7 Относительный вариант метода изложен в [7[. Оригинальный способ определения плотности по изменению выталкивающей силы, действующей на нагруженный в исследуемую жидкость поплавок, с использованием теизометрических весов описан 'в [8) (см. также и. 9.4.4). Метод пихномегра. Пикнометр — сосуд (стеклянный, кварцевый илн металлический) с тонкой трубкой для заполнения его жидкостью.
На трубке наносится риска, фиксирующая некоторый объем пнкнометрз. В случае непрозрачного пнкнометра объем фиксируется электрическим контактом. В основе метода лежат три взвешивания [1). Прн первом взвешивании.онределяются масса пустого никнометра т, „. Далее заполняют никнометр водой до риски и при втором взвешиваняи определяют массу заполненного водой пикнометра гп„, . Пикио. метр тщательно освобождают от воды и до П иски заполняют. исследуемой жидкостью.
осле этого нря третьем взвешивании определяют массу пнкнометра т„„, заполненного исследуемой жидкостью. По результатам':этих взвешиваний с учетом необходимых, поправок плотность исследуемой жидкости можно определить по' следующей формуле: шпик П!Пих Рж = ., (Рводы Рвоид) + "и + Ри сад (9. 8) Метод пикнометра относится к точным методам. Погрешность нрн умеренных температурах не превышает 0,001 — 0,000!ей. Применениэ метода ври поаышенных и вы. соких давлениях можно найти в [9[.
Схема установки применительно к высоким давлениям изображена на рис. 9.4. Прн создании давления в камере б жидкость в пикиометре 7 сжимается и ртуть 4 по капилляру 2 втекает внутрь пикнометра, что регистрируется через смотровые окна 3. Зная массу ртути, проникшей в пикнометр при каждом давлении, сжимаемость ртути и сФекла, можно вычислить сжимаемасть исследуемой ' жидкости в завясимасти от давления. Метод пьаэомегра переменнога объема. Метод относится к хорошо разработанным и широко используемым в исследовательской практике.
Пьезометр — сосуд, обычно с точно язмерениым объемом, снасобный выдерживать полное давление в опыте. Наиболее совершенный вариант этого метала был разработан для исследования сжимаемасти газов [1); однако ои пригоден и для исследования плотности жидкости. Суть метода сводятся к следующему. Опреде'ленная масса жидкости т изотермически сжимается в пьезамстре до точно известного объема 1'„. Плотность жидкости Р = т! (гж ° (9. 9) а) Рис, 9.4.
Схема пикнометра. а — анкиомстр и сосуде давлении; б — иикио- метр и сборе. Количество жидкости в пьезометре во время опыта остается постоянным, объем, занимаемый жидкостью, изменяется с изменением давления. В пьезамегре 2 (рис. 9.5, а) заключено исследуемое вещество.
По каналу 4 создаваемое прессом давление передается на ртуть 70, которая сжимает вещества в пьезаметре. Уровень ртутя фиксируется по изменению показания вольтметра Рис. 9.5. Схема пьезометра переменного объема. а — принципиальная схема установки: ! — терна. стах: г — иьсьсистр; 3 — корпус; л — линия дьиисиие;  — контакты; Ь' — электроцепь; 7 — вольт- истр;  — ссирстиихсиии; Š— батареи; 7 — ртуть; б — иьсиаистр дли изисрсиил плотности мало схсииасмых жидкостсэ: ! — сосуд иьсьсистра; у— контакты. Методы изучения термических свобсгв веществ в 9.2 437 Рис, 9.6 Поршневой пьезоь;тр переменного объема. Рис.
97. Сильфонный пьезометр переменного объема. 1 — ствквв; à — свльфовг Э вЂ” всятвяь; г — явпрвв. лявщвя гильза: З вЂ” стержсвь; 6 — ссрдсчввк; т— вгарвчввв обмотка датчика; г — псрввчяая обмотка ХвгчяКв. 7 в момент замыканяя одного из контактов Б ртутью. Объем ньезометра до каждого из контактов точно измерен. Прн исследовании жидкости вдали от критяческой точки лучше применять пьезометр, изображенный на рис. 9.5, б. Жидкость в этом случае имеет малую сжимаемость и для эаыетного изменения объема необходилю брать большую начальную ее массу. В (10 †!2) были использованы установки, в которых поршень, передающий давление на жидкость, изменял объем пьезометра.
Пьезометр 8, 5 (рис. 9.8) окружен нагревателем А Температуру ньезометра контролируют с помощью термояары 2. Поршень 4, тщательно притертый к стенкам пьезометра, сжимает в нем жидкость. О перемещении поршня судят во изменению сопротивления константовой проволочки 7. часть которой шунтируется подвижными контактами 6. Пьезомегр переменного объема, вынолненный нз сильфона, показан на рис.
9.7 (13), Внутрь сильфона 2 вводится известное количество жидкости. Изменение длины сильфона прн воздействии на него внешнего давления однозначно связано с изменением его внутреннего объема. Предварительную градунровку изменений объема в зависимости от его длнны производят в отдельных опытах. Изменение длины силь- фона измеряют индукционным методом.
Измерения плотности на этом пьезометре проводились при давлениях до 200 МПа с погрешностью примерно 0,08в)г. Варианты применения снльфонного ньезометра иеременного объема описаны в (18, 9). Метод яьезомгтра постоянного объема. В сосуд известного постоянного объема Уг вводят известное количество жидкости.
шж при заданных давлении р и температуре 7. Эти иэВерения позволяют определить плотность как р = шж/Ув и отнести полученнын результат к давлению и температуре опыта. Переход к новому состоянию вещества осуществляют путем последовательных выпусков части его массы иглы ., В новом равновесном .состоинин масса вещества' шгж = ш и — ~'.~ Аюгвып (9. 10) 1=1 Н ЕГО ПЛОтНОСтЬ Рсж тсжгУв. Часто начальное количество вещества глж неизвестно.
Иго находят как сумму масс всех выпусков плюс остаточное колнчество вещества в пьезометре. Метод требует внесения поправок на изменение объема пьезометра с температурой н давлением (если ньезометр не разгружен от давления). Существенной особенностью метода является внесение поправки иа выпуск части жидкости не только из пьезометра, но н нз соединительных коммуникаций (поправка иа балластный объем).
На рис. 9.8 показана экспериментальная установка, выполненная но методу В. А. Кириллина,— разновидность пьезометра постоянного объема [1, 14, Щ. Исследуемое вещество находятся в толстостенном пьезометре 1, который соединен с внутренней полостью пружинного дифференциального манометра разделителя .4 при помощи толстостенного стального капилляра. Наполнение аьезометра исследуемым веществом перед опытом и выпуск части вещества в опытах производятся через вентнль ВА В корпусе дифференциального манометра 4, который предназначен для разделения исследуемого Равд.
9 Экспериментальное определение теплофизических свойств Метод пьезаметра постоянного объема был использован при исследовании нлотности жидкого кислорода нри низких температурах [17]. Количество вещества, выпускаемого из пьезометра„ измерялось в специальном термостатнрованном устройстве (газометре) следующим образом.
Предварительно точно устанавливался объем газометра. Измерялось давление кислорода, заполнившего газометр. После установления равновееня массу вещества в газометре апределялн по известной плотности кисло. рода прн низком давлении и температуре термостата. Исследования плотности жидкости при высоких температурах и давлениях (!500 К н 1000 МПа) методом пьезометра постоянного объема описаны в [1, 9].
Для,исследований плотности газов при весьма высоких давлениях и температурах может быть применен мътод аднабатного сжатия. Быстро движущийся поршень 5 (рис. 9.9) сжимает вещество в стволе 1. нри этом развиваются высокие давления и температуры. После сжатия поршень возвращается в исходное состояние, выталкивая разгонявший его газ и атмосферу. Давление газа измеряют манганиновым манометром; размещенном в корпусе и. Температура в опытах, определяемая яо уравнению аднабаты расчетным путем, достигает 7000 К. Подробное описаняе этого метода можно найтл в [20, 21]. Метод последовпгельньзх расширений (Блрннга) применяют для определения тер.
мических свойств газов [22]. Два пьезометра 1 и 2 (рис. 9.10) с объемамн У~ и )тз соединены между собой вентилем В1. Сосуды термостатированы. В исходном состоянии пьезометр 1 находится под давлением ро, а сосуд 2 вакуумнруется через вентиль В2. Для исходного состояния газа в пьезометре 1 коэффициент сжимаемасти ~е — т Ро)'1 (9.1!) тЯТ Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
