Устройство для измерения давления насыщенных паров

 

Изобретение относится к области экспериментальной физики, может быть использовано в химической промышленности и позволяет расширить диапазон измерения. Устройство содержит ампулу 2 с исследуемым веществом, трубку 7, измерительную камеру 3 с электродом 5, расположенные в трубе 14 из окиси бериллия. Мембрана 4 расположена в камере 3 параллельно продольной оси корпуса 1 устройства и разделяет ее на две полости, одна из которых через трубку 7 соединена с ампулой 2, а другая сообщается через вентиль 17 с баллоном 9, заполненным инертным газом, а через вентиль 16 с вакуумным агрегатом 20. Электрод 5 и мембрана 4 включень в электрическую схему, содержащую миллиамперметр 11, магазин сопротивления 12 и источник постоянного тока 13. Корпус 1 закреплен на поворотном устройстве 10 для вращения вокруг горизонтальной оси, а также установки в вертикальное положение. Ампула 2 снабжена термопарами 18. 1 ил. i (Л с 7Г Г Г9 ю СХ) О) О1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,Я0„„1278675 А1 (51)4 G 01 N 7 16

; )Ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3798694/23-26 (22) 25.07.84 (46) 23.12.86. Бюл. 11- 47 (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (72) В .Б.Тонконогов и А.П .Присяжный (53) 66.012.1(088.8) (56) П1пильрайн Э.Э.pÒoöêèé Е.Е., Кармышин Ю.В. Экспериментальные исследования давления насыщенных паров бария. Доклады науч.-технической конф. по итогам науч.-исслед.ра- . бот за 1968-1969 гг. Подсекция теплофиэическая. — МЭИ. Ч.1, 1969, 143)54. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ (57) Изобретение относится к области экспериментальной физики, может быть использовано в химической промышленности и позволяет расширить диапазон измерения. Устройство содержит ампулу 2 с исследуемым веществом, трубку

7, измерительную камеру 3 с электродом 5, расположенные в трубе )4 из окиси бериллия. Мембрана 4 расположена в камере 3 параллельно продольной оси корпуса 1 устройства и раз- деляет ее на две полости, одна из которых через трубку 7 соединена с ампулой 2, а другая сообщается через вентиль 17 с баллоном 9, заполненным инертным газом, а через вентиль

16 с вакуумным агрегатом 20. Электрод 5 и мембрана 4 включены в электрическую схему, содержащую миллиамперметр 11, магазин сопротивления 3

12 и источник постоянного тока 13.

Корпус 1 закреплен на поворотном уст- ЪЛ4 ройстве 10 для вращения вокруг гори- С зонтальной оси, а также установки в вертикальное положение ° Ампула 2 снабжена термопарами 18. 1 ил. й

)278675

Изобретение относится к экспериментальной физике и может быть использовано для измерения давления насыщенных паров металлов и их соединений. 5

Цель изобретения — расширение диапазона измерений давления насыщенных паров измерительного устройства из нержавеющей стали.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит корпус I ампулу 2 с исследуемым веществом, измерительную камеру 3, мембрану 4, измерительный электрод 5, алундовую !

5 шайбу 6, трубку 7, нагреватели 8, баллон 9 с газом для компенсации давления, поворотное устройство 10, 1 электрическую схему, состоящую из миллиамперметра 11, магазина 12 сопротивления и источника 13 постоянного тока, трубу 14 из окиси бериллия, вентили 15 — )7, термопары 18, образцовый манометр 19, вакуумный агрегат 20.

Ампула 2 с исследуемым веществом, трубка 7 и измерительная камера 3 расположены внутри трубы 14 из окиси бериллия, на которую навиты нагреватели 8 из молибденовой проволоки, предназначенные для создания определенного температурного полл по длине трубы.

Мембрана 4 расположена в измерительной камере 3 параллельно продольной оси корпуса 1 и разделяет измерительную камеру 3 на две полости, одна из которых через трубку 7 соединена с ампулой 2, содержащей ис- 40 следуемое вещество. Другая полость сообщается через вентиль )7 с баллоном 9, заполненным инертным газом,, через вентиль 15 — с образцовым манометром 19 и через вентиль )6 — с 15 вакуумным агрегатом 20.

Измерительный электрод 5 и мембрана 4 включены в электрическую схему, состоящую из миллиамперметра 11, магазина 12 сопротивления и источни- д0 ка 13 постоянного тока.

Корпус 1 закреплен на поворотном устройстве 10, позволяющем осуществлять его поворот -вокруг горизонтальной оси — из горизонтального положения в вертикальной, и наоборот.

На ампуле 2 закреплены термопары )8. Ампула 2 и часть трубки 7 изготовлены из тугоплавких металлов (ниобий и его сплавы, молибден). Другая часть трубки 7 и измерительная камера 3 расположены параллельно плоскости мембраны 4, Корпус 1, на верхнем фланце которого крепится измерительное устройство, связан с поворотным устройством 10, позволяющим осуществлять его поворот и фиксацию.

Устройство работает следующим образом.

В вертикальном (и наклонном) положении корпуса 1 можно проводить измерения до температуры 1450 К. После измерений при этой максимальной температуре корпус 1 переводится в горизонтальное положение.

Рабочий диапазон температур для

I этого положения устройства ограничен снизу температурой плавления исследуемого вещества и сверху 1500 К, являющейся предельной рабочей температурой измерительного устройства из нержавеющей стали.

В вертикальном (и наклонном) положении корпуса 1, когда измерительная камера 3 оказывается сверху, а исследуемое вещество — полностью в ампуле 2, измерительное устройство работает также,как и известное .Для устранения влияния на измерения изменения жесткости мембраны необходимо поддерживать постоянство ее тем> пературы, которая должна быть при этом наивысшей рабочей температурой, чтобы исключить конденсацию исследуемого вещества, поэтому измеритель,ная камера 3 и поддерживается при температуре выше 1350К.

При температуре выше 1350 К жесткость мембраны из нержавеющей стали (диаметре 60 мм и толщине 0,12 мм) становится меньшей, чем 13,3 Па.

Затем осуществляют термостатирование ампулы 2 с помощью нагревателей 8, измеряют термопарами 18 ее температуру, а образцовым манометром 19 — давление так же, как и в известном устройстве (т.е. компенсируется давление насыщенного пара с одной стороны мембраны 4 давлением инертного газа, подаваемого через вентиль 17 из баллона 9 с другой ее стороны).

Нулевое положение мембраны 4 контролируется с помощью электрической схемы следующим образом. При компенсации инертным газом давления пара исследуемого вещества мембрана 4 пе-1278675

BHHHIIH Заказ 6825/3a Тирах 778

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Yaropop, ул. Проектная, ремещается по отношению к электроду

5 и замыкает электрическую цепь, что прослеживается с помощью миллиамперметра 11. 0 равенстве давлений инертного газа (аргона) и насыщенного пара свидетельствует исчезновение или появление. контакта при незначительном изменении давления инертного газа.

В горизонтальном положении хорну- 10 са 1 можно проводить измерения до температур 2000-2500 К.

Рабочий диапазон температур для этого положения устройства ограничен сверху лишь предельной рабочей температурой тугоплавких материалов, из

° которых изготовлены ампула и часть соединительной трубки.

Высокая чувствительность измерительной камеры благодаря выполнению мембраны из нержавеющей стали при этом сохраняется, так как температура измерительной камеры остается постоянной выше 1350 К, но не превышающей 1450 К. Это достигается тем, что в горизонтальном положении корпуса

1 исследуемое вещество заполняет трубку 7 и полость измерительной камеры 3 под мембраной 4 и давление насыщенных паров исследуемого вещества создаваемое над поверхностью раздела фаз в ампуле 2, передается через столб жидкого исследуемого вещества на мембрану 4, плоскость которой расположена параллельно оси корпуса. На- 35 личие при этом столба жидкого исследуемого вещества создает добавочное давление, которое необходимо учитывать, и вносить соответствующие поправки в измеренные значения давле- 40 ния насыщенного пара.

Это добавочное давление определяется экспериментально с высокой точностью, так как мембрана 4 из нержа-. 45 веющей стали при температурах выше

1350 К имеет высокую чувствительность.

Чтобы исключить влияние столба жидкого исследуемого вещества на 1 мембрану для всего диапазона измерений работу устройства в горизонтальном положении проводят после температуры 1450 К. 55

Измерительное устройство также позволяет проверять отсутствие остаточных газов в нем. Для этого полость измерительной камеры 3 через вентиль

16 соединяется с вакуумным агрегатом

20 и вакуумируется до давления 1,3 Па.

При этом ампула 2 поддерживается при температуре несколько большей, чем температура плавления исследуемого вещества.

Корпус 1 устанавливается s вертикальном положении (и наклонном) и температура измерительной камеры 3 повышается. При достижении температуры 1350 К и выше в отсутствие остаточных газов в измерительном устройстве мембрана 4 прогибается под собственной тяжестью и размыкает электрический контакт между нею и измерительным электродом 5.

Если под мембраной имеются остаточные газы, контакт остается замкнутым и давление остаточных газов можно измерить, скомпенсировав давление инертного газа над мембраной.

В сочетании с работой предлагае" мого устройства в вертикальном (наклонном) положении (т.е. при измерении малых давлений) горизонтальное положение позволяет расширить диапазон измерения до температур 20002500 К, существенно (более чем в

100 раэ) уменьшить поправку на столб жидкогб исследуемого вещества и даже исключить ее экспериментальным путем.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления насыщенных паров, содержащее размещенные в корпусе и снабженные нагревателями ампулу с исследуемым веществом и измерительную камеру, разделенную мембраной на две полости, одна иэ которых соединена с помощью трубки с ампулой, а другая полость содержит электрод и соединена через вентили с баллоном и манометром, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, корпус установлен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, а мембрана расположена параллельно продольной оси корпуса.