Пьезометр переменного объема

(-. 01 И 9 0 ИСАНИЕ БРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Мамуна В.Н., Гребин, .В., Ульяновский Б.В. Экспериментальное исследование пластовых нефтей. М., 1969, с. 52.ПгозС-Напзеп И апд М 1.11 его Р. Сошроз 1 Ь 111 СУ апй Мо 1 а 1 Мо 1 ап БСайд Кезеагсй апй Песе 1 оршеп Керогаз350, Ч.Я.Вераггешепс оГ гпе 1 пгег 1 ог, Ацдизг, 1968. СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) ПЬЕЗОМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ОБЪЕ -МА, содержащий измерительный сосуд,нижняя часть которого сообщен;:вертикальной измерительной тр;бко":,заполненной исслевуемым вешсстномртутью, о т л н в . а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения диапазона измерений в области высоких давлений, устройство снабжено второй измерительной трубкой, расположенноипараллельно первой и образующей сней замкнутый контур сообщаюшихсясосудов, причем одна из трубок установлена с возможностью перемещениявдоль вертикальной оси и снабжена мотровым окном высокого давлениИзобретение относится к устройствам для проведения исследований физических свойств веществ, в частности к устройствам для измерения удельных объемов (плотности, сжимаемости) жидкостей и газов,Цель изобретения - расширение диапазона изменений в области высоких давлений.Поставленная цель достигается О 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 р трубки со смонтированным окном, необходимо для обеспечения фиксации уровня ртути в первой трубке, Установление второй трубки параллельно первой необходимо для поддержания 25 постоянства зеркала наблюдаемого мениска ртути.Установка прозрачной трубки подвижной 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 .отверстия 45 в металлическом цилиндре позволяет контролировать уровень ртути в прозрачной 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 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 П-образно с измерительной трубкой 3, смотровое окно высокого 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 измерительной трубки, что позволяет визуально фиксировать положение мениска ртути в ней.Для измерения величины перемещений 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(4) зполняющей роль жидкометаллического поршня, свободно перемещающегося при изменении объема исследуемого вещества.При изменении параметров состоя 5 ния объем исследуемого вещества в измерительном сосуде изменяется. Это приводит к изменению уровня ртути в нем и соответственно в измерительной трубке. Измеряя величину переме О 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 Ь Р. Прио 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 3 О трубки 2 на величину перемещения мениска ртути в измерительной трубке Ь р-Ь р) дает величину совместного изменейия объема исследуемого вещества и балластного объема пьезометра при изменении параметров сос 35 тояния. Общий объем пьезометра Чльез складывается из полезного объема, занятого исследуемым, веществом Чд , и балластного дЧ, включающего в себя объем ртути соединительных и измери 40 тельных трубок, смотрового окна,вентилей и т.п. Для исключения влияния последнего измерение проводят в два этапа.1 этап. Полезный объем пьезометрапри начальных параметрах С , Р равен( "равенР). Общий объем пьезометра приначальных параметрах состояния равено,ро)пьеь1 о,ро 1 оол о,Ро Соответствующее положение мениска ртути в измерительной трубке -Ь1 о РоИзмерения проводят по изотермамэ Со, С, е, , изменяя давление от 55 р до р. При изменении параметров состояния вследствие изменения объема исследуемого вещества и балластового 324 4объема пьезометра мениск ртути в измерительной трубке перемещается и занимает положение отсчитываемое катетометром -Ь Р ./иОбщий объем пьезометра при параметрах с , р равен ОРР Изменение общего объема пьезометра при изменении параметров состояния от Со Ро до с , р описывается соотношением: о о пол1п,рп оРо) иьеъ=ЧоР Ч 1 о Ро)пол+ 1 1где Ь-Ь - изменение положения меи окиска ртути в измерительной трубке вследствие изменения температуры отС до С при постоянном1 1начальном давлении роЬР -Ьр в изменен положения менисока ртути в измерительнойтрубке вследствие изменения давления от р до ро ипри заданной температуреИзменяем полезный объем пьезометрарот Ч р до Ч Р. 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 вытесненчнои жидкости М при начальных параметрах состояния Ср, р занимает объем, равный:1(Ч -Ч- )Ьоро о,Ро пол11 этап. Полезный объем пьезометра при начальных параметрах состоянияеСо,Ро Равен (Ч Р ).Общий объем йьезометра при начальных параметрах состояния равен(Ч ) =(Ч +КЧфоро оьез о Ро пол офр,Повторяем измерения при тех же параметрах состояния, что и на первом этапе, фиксируя положения мениска ртути в измерительной трубке прио й второ Й Ри при Ср - Ь Р. Общий объем пьезометра при.параметрахьф р равениЗаказ 4697/39 Тираж 897 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 п и 3Изменение общего объема пьезометра при изменении параметров состояния от Т ,р , до С , р , описываетсяо о и офсоотношением: При изменении параметров состояния от С р до, р независимо отоо и15 величины полезного объема пьезометра термическое и барическое изменение его балластного объема одинаковы. Поэтому вычитая ьЧ" из Ч при одинаковых параметрах состояния, мы исключаем из вклад в изменение общего20 объема пьезометра и получаем величину, на которую изменяется объем исследуемого вещества массы М при изменении параметров состояния от25дорв(дн,) +(дн ). й 130 где Ч р-Ч р и Ч р -Ч - р - объем вещества массы соответственно при параметрах Соро и , р,-(НЬР) (ф Р 1 Ро ) , (1 Р -й-р ),Разделив выражение (7) на массу М, получаем где Ч р ир - удельный объемо о о иисследуемого вещества соответственно при параметрах Г ,р и , Ро о иС учетом поправки на термическое и барическое изменение объема ртути в пьезометре при изменении параметров состояния выражение (8) перепишется в виде: 1 Р р р р ) р плотность ртури соответственйо при параметрахд р Согласно об щей теории ошибок максимальная относительная погрешность измерения удельных объемов предлагаемым пьезометром оценивается в +О,ОЗЕ.