Способ измерения замкнутых объемов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,1968618

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22) Заявлено 280481 (21) 3280323/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 231082. Бюлле1ень ¹ 39

Дата опубликования описания 23. 10. 82 р М g+ з

G 01 F 17/00

Государственный комитет

СССР по делах изобретений и открытий

{33) УДК з42. з (088. 8) (= =- —— хх)СЕСО

ПАТЕН

1ч тххних

ВИСЛИ (72) Автор изобретения б. Г. Мычковский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАМКНУТЫХ ОБЪЕМОВ

Тз где Ра и Р Йзобретение относится к измери-. тельной технике и сюжет быть исполь.зовано для измерения сложных замкнутых объемов, HiillpHMBp внутренних объемов различных конструкций и установок, свободного объема пор изделий с открытой пористостью и др.

Известны способы определения объе мов емкостей с помощью эталонной емкости путем измерения разности дав лений вводимого- в них воздуха (газа). Согласно этим способам вакууми-, руют эталонный и измеряеьый объем, заполняют газом (воздухом ) эталонный объем, . измеряют параметры газа в эталонном объеме (давление и температуру ), после чего соединяют эталонный объем с измеряемым и определяют давление и температуру в системе измеряемая емкость - эталоннаяемкость. Величину иэмеряеьюго объема рассчитывают по фосвауле

- давление газа в эталонной емкости и давление газа в системе эталонная емкость - измерительная емкость соответственно> ч

V и Ч - объеих эталонной и изи мерительной емкостей

Тз и Т„- температура эталонной и измерительной емкостей.

Следовательно

Ра ° Тн ч„- <- - — - x).v,. и Та

Эталонный объем Ч3 включает в себя собственно объем, эталонной емкости V, объем трубок ЧР и объем входного отверстия крана Чкр. сЧа + Чтр. + Чкр °

Величину V и V можно измерить с определенной точностью, а величиной

V„> обычно пренебрегать из-за труд ностей его измерения. Объем трубок

Чтр при монтаже системы может изменяться эа счет использования штуце- ров, переходников, муфт и других соединительных элементов в случае металлических конструкций и эа счет изменения размеров трубок при сварке - s случае применения стеклянных конструкций. Это уменьшает точность определения величины эталоннбго объема и, как следствие, величины иэмеl

968618 ряемого объема. Точность определения измеряемого объема снижается и за счет наличия свободного объема разделительных устройств в открытом состоянии (отсечных, перепускных, разделительных и других кранов) (1) 5 и (23 °

Известны также способы определения объемов емкостей, включающие создание избыточного давления газа в эталонной емкости, определение массы )p газа в ней путем взвешивания до и после создания избыточного давления, соединение эталонной емкости с -измеряемой емкостью и определение искомого объема по измеренным начальным и конечным параметрам газа и весу газа. Кроме того, гаэ перед взвешиванием сжижают,а скорость его перетекания из эталонной емкости в измеряемую и его температуру регулируют испарителем (Зj.

Известные способы обладают недостатками, связанными с необходимостью использования эталонной емкос.— ти с точным определением веса эталон, ной емкости до и после заполнения ее газом, особенно когда эталонная емкость имеет значительные размеры.

Использование сжиженных-газов усложняет аппаратурное оформление процесса измерения, в частности, вы- -ЗО зывает необходимость применения криогенной техники и испарителей.

Кроме того, использование сжиженных газов делает процесс измерения более трудоемким. 35

fIl

Ри Чи М 8ти

Ч 1 1 т

М Р

Таким образом, предлагаемый спо . соб основан не на сравнении объемов и на измерении массы газа в системе эталонный — объем измерительная емкость, а на измерении массы газа в измеряемом объеме. Благодаря этому устраняются ошибки, связанные с измерением эталонного объема и определением его веса. Хотя измеряемый объем включает объем трубок и объем выходного отверстия экрана, но эти два объема являютяя составной частью измеряемого объема при любых условиях его работы и нет необходимости вычленять из их общего объема, т.е. знать их величину.

Измерение объемов производили следующим образом.

В емкость произвольного объема помещают предварительно взвешенное ,рабочее тело и соединяют ее с изме.

Целью изобретения является повышение точности и упрощения процесса измерения. указанная цель достигается тем, . 40 что согласно способу измерения замкнутых объемов, включающему помещение рабочего тела - источника газа в эталонную емкость, определение массы газа в ней путем взвешивания эталон- 45 ной емкости до и после помещения в нее рабочего тела, соединение эталонной и измеряемой емкостей и перепус канне газа в измерительную емкость путем нагрева рабочего тела, измере- 5р ние начальных и конечных параметров газа в системе эталонная емкость измеряемая емкость и определение из™ меряемого объема вакуумируют емкости до давления не выше 5 -10 мм рт.ст., а нагревают рабочее тело до 50-900 С, отсекают измеряемую емкость, определяют параметры газа в ней, а количество находящегося в измеряемой ем кости газа определяют вне емкости произвольного объема по изменению массы рабочего тела до и после нагрева.

Кроме того, в качестве эталонной емкости используют емкость произвольного объема.

Причем в качестве рабочего тела используют твердые гидриды металлов или сплавов.

Нижний и верхний пределы температур нагрева рабочего тела выбраны из условия частичного или полного. разлоясения твердых гидридов металлов или сплавов. При использовании их в качестве рабочего тела, количество гидрида, помещаемого в емкость произвольного объема может Выбираться иэ ого условия, что иэ одного кубического сантиметра гидрида можно получить до 1,6 л водорода при нормальных условиях.

Вакуумирование емкостей перед нагревом тела позволяет предотвратить окисление гидрида в процессе ego нагрева, что могло бы отрицательно сказаться на точности измерения. Значение величины вакуума определено экспериментально.

Расчет величины измеряемого объема проводят с помощью обобщенного газового закона по формуле гДе Р„, Чи и ти - Давление, объем и температура измеряемого объема.

m - масса газа в измеряемом объеме;

М - молярный вес газа;

R - газовая постоянная.

Масса газа m в измеряемом объеме равно изменению веса рабочего тела

ITl m g N где m u m — вес рабочего тела до

1 . а и после нагрева.

Величину измеряемого объема определяют из выражения

968618

Величина остаточно го давления, мм рт.ст.

Рабочее тело

)бъем

Температур нагрева ра бочего тела, гС

Давление газа в измеряемой емкос ти, Величина измеряемого объема, мЗ

Изменение веса ра6о чего тела емперату а измеяемой ем ости, С мм рт ст.Гидрид титана

227,16

541,78 0,0132

21,3

Гидрид иттрия

Гидрид на ос-нове

Ng@Ni

2. 10

100

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 8145/67 Тираж 673 Подписное

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

l ряемым объемом. Затем емкости вакуумируют и производят нагреь рабочего тела. После достижения определенного давления газа в измеряемой емкости ее отсекают от емкости произвольного объема и определяют койечные параметры газа в ней. Рабочее тело охлаждают до комнатной

Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность н упростить процесс измерения.

Повышение точности .измерения 35 ггостигается тем, что предлагаемый способ не налагает ограничений на точность измерения величины емкости произвольного объема и ее веса, а также благодаря уменьшению числа измеряемых параметров.

Упрощение процесса измерения достигается за счет то- î,,что в предлагаемом способе не используются сжиженные газы и, следовательно, криогенная техника.

1. Способ измерения замкнутых 5О

1объемов, включающий помещение рабочего тела — источника газа в эталонггую емкость, определение массы газа в ней путем взвешивания эталонной емкости до и после помещения в нее 5э рабочего тела, соеденение эталонной и измеряемой емкостей и перепускание газа в измерительную емкость путем нагрева рабочего тела, измерение начальных и конечных параметров ф) газа в системе эталонная емкость температуры, извлекают иэ еикости произвольного объема и определяют

его вес. После этого рассчитывают величину измеряемого объема.

В таблице приведены использованные рабочие тела и параметры процессов измерения величины трех различи гх замкнутых объемов.

237„26 0,0073 287,06

689,34 0,0302 408,78 измеряемая емкость и определение измеряемого объема, о т.л и ч а ю - шийся тем, .-.то, с целью повьиаения точности и упрощения процесса измерения, вакуумируют емкости до давления не выае 5 -10 З мм рт. ст., нагревают рабочее т ло до 50-900ОС отсекают измеряемую емкость, определяют параметры газа в ней, а количество находящегося в измеряемой емкости газа определяют вне емкости произвольного объема по изменению массы рабочего тела до и после нагрева.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве эталонной емкости используют емкость произвольного объема.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве рабочего тела используют твердые гидриды металлов или сплавов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 210408, кл. G 01 Р 17/00, 1968.

2. Патент США Р 3962916, кл. 73-149, 1974 °

3. Авторское свидетельство СССР

Р 670809,кл. г7, 01 F 17/00,1978 (про" тотип).