Пьезометр переменного объема

 

ПЬЕЗОМЕТР ПЕРЕЖННОГО ОБЪЕМА , содержащий измерительный сосуд, нижняя 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 расширения диапазона измерений в области высоких давлений , устройство снабжено второй измерительной трубкой, расположенно параллельно первой и образующей с ней замкнутьй контур сообщаюшихся сосудов, причем одна из трубок установлена с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси и снабжена смотровым окном высокого давления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1!) (51> (-. 01 N 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3506600/24 — 25 (22) 02. 11.82 (46) 30.07.85. Бюл. № 28 (72) P.È.Пепинов, Н.B.Ëoáêoâa и И.А.Панахов (71) Азербайджанский научно-исследовательский институт энергетики им.И.Г.Есьмана (53) 533.2(088.8) (56) 1. Мамуна В.Н., Гребин, .В., Ульяновский Б.В. Экспериментальное исследование пластовых нефтей. М., 1969, с. 52.

Drost-Hansen M and Millего F.

Composibility and Мо1а1 Nolum Stadies

Research and Developmen Report № 350, V.S.Departement of the

Interior, August, 1968. (54) (57) ПЬЕЗОМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ОБЪЕ—

МА, содержащий измерительный сосуд, нижняя часть которого сообщен; вертикальной измерительной тр; бкМ:, заполненной исслевуемым вешестном ртутью, о тл н — а.ощи; с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений B с бласти высоких давлений, устройство снабжено второй измерительной трубкой, расположеннои параллельно первой и образующей с ней замкнутый контур сообщаюшихся сосудов, причем одна из трубок установлена с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси и снабжена смотровым окном высокого давления, 1170324

Изобретение относится к устройствам для проведения исследований физических свойств веществ, в частнос— ти к устройствам для измерения удельных объемов (плотности, сжимаемости) жидкостей и газов.

Цель изобретения — расширение диапазона изменений в области высоких давлений.

Поставленная цель достигается 10 тем, что пьезометр переменного объема снабжен второй измерительной трубкой, расположенной параллельно первой и образующей с ней замкнутый контур сообщающихся сосудов, причем 15 одна из трубок установлена с возможностью перемещения вдоль вертикаль— ной оси и снабжена смотровым окном высокого давления.

Введение второй измерительной щ трубки со смонтированным окном, необходимо для обеспечения фиксации уровня ртути в первой трубке. Установление второй трубки параллельно первой необходимо для поддержания д постоянства зеркала наблюдаемого ме— ниска ртути.

Установка прозрачной трубки под— вижной с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси обеспечивает контроль за уровнем ртути в первой измерительной трубке.

Исходя их прочностных характеристик прозрачного материала, например, оргстекла, работающего в диапазоне 35 высоких давлений, прозрачная трубка выполняется в виде короткой втулки, разгруженной от внутреннего давления путем запрессовки ее в металлический цилиндр со сквозным отверстием для 40 визуального наблюдения. Такой узел устройства, называемый "смотровым окном", позволяет использовать прозрачную трубку в диапазоне высоких давлений. Наличие сквозного .отверстия45 в металлическом цилиндре позволяет контролировать уровень ртути в проз— рачной втулке. Совмещение сквозного отверстия цилиндра с оптической системой катетометра дает возможность 50 фиксировать уровень ртути, а жесткая связь цилиндра с кареткой катетометра обеспечивает постоянство взаимного расположения отверстия относительно оптической системы, что позво- 55 ляет использовать измерительную линейную шкалу высокоточного прибора— катетометра в качестве системы отсчета, исключает влияние поверхностного натяжения, неравномерности внутреннего сечения прозрачной трубки на результаты измерений. Из-за ограниченных размеров прозрачной втулки в ходе измерений уровень ртути уходит за границы видимости втулки. Для расширения границы видимости прозрачная трубка делается подвижной относительно металлической трубки за счет введения гибкой связи, например металлических трубок. Такая система из двух измерительных трубок позволяет контролировать перемещение ртути в широких пределах порядка 600-1000 мм. Указанная совокупность отличительных признаков необходима и достаточна для проведения измерений с высокой точностью в диапазоне высоких давлений.

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Все узлы экспериментальной установки и соединительные трубки выполняются из механически прочного материала (например, металла). Измерительный сосуд 1 через соединительную трубку 2 связан U — образно с измерительной трубкой 3, смотровое окно вы— сокого давления 4 и измерительная трубка 3 образуют между собой посредством гибких трубок 5 и 6 замкнутые в контур сообщающиеся сосуды. Так как оба колена этих сообщающихся сосудов имеют одинаковые диаметры и заполнены одинаковыми жидкостями, мениски ртути. в них будут всегда устанавливаться на одном уровне. Гибкие трубки 5 и 6 обеспечивают возможность свободного перемещения смотрового окна оси из— мерительной трубки, что позволяет визуально фиксировать положение ме— ниска ртути в ней.

Для измерения величины перемеще— ний мениска ртути в измерительной трубке смотровое окно жестко крепит ся к измерительной системе катетометра 7.

Обе трубки через вентиль 8 и трубку 9 подсоединены к системе создания и измерения давления. Резервуар с ртутью 10, соединенный трубками 11 через вентиль 12 с дном измерительного сосуда 1, служит для изменения

его рабочего объема. Вентиль 13 используется при заполнении (сливе) пьезометра исследуемым веществом.

Измерительный сосуд заполнен исследуемым веществом 14 и ртутью 15, вы—

1170 (4) з полняющей роль жидкометаллического поршня, свободно перемещающегося при изменении объема исследуемого вещества.

При изменении параметров состоя5 ния объем исследуемого вещества в измерительном сосуде изменяется. Это приводит к изменению уровня ртути в нем и соответственно в измерительной трубке. Измеряя величину переме- 10 щения мениска ртути, в измерительной трубке определяют изменение объема исследуемого вещества в измерительном сосуде. Для этого при начальных параметрах состояния мениск ртути визуально фиксируют в смотровом окне и совмещают его с визирной линией шкалы катетометра. По шкале катетометра делают первый отсчет, фиксирующий нулевое положение мениска ртути в измерительной трубке hq p. При о о других заданных параметрах состояния мениск ртути исчезает из поля зрения смотрового окна. Перемещая смотровое окно вместе с кареткой катетометра, 25 вновь совмещают мениск ртути с визирной линией шкалы катетометра и делают новый отсчет положения мениска ртути в измерительной трубке

-Ь р. Произведение площади сечения 30 трубки 2 на величину перемещения мениска ртути в измерительной трубке (hq p„-hq p ) дает величину совместного изменейия объема исследуемого вещества и балластного объема пьезометра при изменении параметров сос35 тояния. Общий объем пьезометра V льез. складывается из полезного объема, занятого исследуемым. веществом Vno„, и балластного д Ч, включающего в себя объем ртути соединительных и измери40 тельных трубок, смотрового окна,вентилей и т.п. Для исключения влияния последнего измерение проводят в два этапа.

1 этап. Полезный объем пьезометра при начальных параметрах t F равен (I о о

Р) . Общий объем пьезометра при начальных параметрах состояния равен

4о Р; net> f, P )noII tîIpo

324 4 объема пьезометра мениск ртути в измерительной трубке перемещается и занимает положение отсчитываемое катетометром -h p .

n

Общий объем пьезометра при параметрах t, р равен о и

Изменение общего объема пьезометра при изменении параметров состояния от С, р до С, р описывается соотношением: о, пол

I I где h<-h — изменение положения мед о киска ртути в измерительной трубке вследствие изменения температуры от

t до t при постоянном

I начальном давлении р о

hp -hp — изменение положения менисо ка ртути в измерительной трубке вследствие изменения давления от р до р о и при заданной температуре

Изменяем полезный объем пьезометра тт р от ", p до Vc. p Для этого закрываем вентйль 8, сосуд 10 поднимаем выше сосуда 1, последовательно открываем вентили 12 и 13. Ртуть из сосуда

10 перетекает в сосуд 1, вытесняя из него часть исследуемого вещества, которая через вентиль 13 собирается в бюкс и взвешивается. Масса вытесненнои жидкости M при начальных параметрах состояния tð, р занимает объем, равный:

t (v -v- ) Ьо Ро о,Ро пол

II этап. Полезный объем пьезометра при начальных параметрах состояния

f7

oIpo равен (Ч p )„„„.

Общий объем йьезометра при начальных параметрах состояния равен (v ) =(v 1 + гч

Соответствующее положение мениска ртути в измерительной трубке -h

1 О IPO

Измерения проводят по изотермам э

Со, й„, й„, ..., изменяя давление от 5 р до р. При изменении параметров состояния вследствие изменения объема исследуемого вещества и балластового

Повторяем измерения при тех же параметрах состояния, что и на первом этапе, фиксируя положения мениска ртути в измерительной трубке при

II II оро hg p и при t p hq Р. Общий объем йьезометра при.параметрах

II р равен и

1170324 о (ZH«),=(1 „-Ь, „) -(h+„-Ь,) 10 (6) + K L(Hat) р 6î Р о "а о+ р о и

+ (aHд ) (9)

М

V A I

ЫЬ

7 „р„ где k=

Составитель Л. Свешникова

Редактор В,Ковтун Техред Л.Мартяшова Корректор А. Тяско

Заказ 4697/39 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

П и

Изменение общего объема пьезометра при изменении параметров состояния от t»p, до t,,р, описывается о о n n соотношением:

При изменении параметров состояния от t р до t,,р независимо от о р tl

15 величины полезного объема пьезометра термическое и барическое изменение его балластного объема одинаковы.

Поэтому вычитая ьЧ" из gV при одинаковых параметрах состояния, мы исключаем из вклад в изменение общего

20 объема пьезометра и получаем величину, на которую изменяется объем исследуемого вещества массы М при изменении параметров состояния от

ДО t u

s((aH>q ), ° (aH <)+ ) . I Й Т

30 где Ч р-Vg,о и Vq„p -Ч Р вЂ” объем вещества массы соответственно при параметрах (дН,р)=(Ь р„-1 р ), -(Ь -, -ht ), Разделив выражение (7) на массу

M получаем

Ч, РЧ + ((ЬН„) Р +(ЬН )» 3 где V< Р и Ч вЂ” удельный объем о! о о исследуемого вещества соответствен— но при параметрах Г,р и „, р о

С учетом поправки на термическое и барическое изменение объема ртути в пьезометре при изменении параметров состояния выражение (8) перепишется в виде:

p p > Pp р > р ПЛОТНОСТЬ ртури соответственйо при параметрах р ; t „ р ; „, р . Согласно общей теории ошибок максимальная отно— сительная погрешность измерения удельных объемов предлагаемым пьезометром оценивается в -0,032.