Способ воспроизведения величины уровня жидкости

СОЮЗ СОЭЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИ ХРЕСПУБЛИК 9) (11) 11 4 С 0 1 Г 2 5 / ЕТ ИЯную А Н=8ка жидкост коэдхрициент плотност ние свободноповторног кромку пеа величина щего положен16, независиния жидкостью мо ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ А ВТОРСКОМУ СВИ(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения(56) Авторское свидетельство СССР йф 380963, кл. С 01 Е 25/00, 1971.(54) СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВЕЛИЧШЫ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к метрологии и измерительной технике и может быть использовано для поверки уровнемеров, Пель изобретения - повышение точности воспроизведения заданного уровня, Способ заключается в следующем. Задается пространственное местоположение базовой плоскости, которому соответствует положение указателя 15, путем вертикального перемещения резервуара 1 относительно патрубка 3, Затем в резервуар 1 подается жидкость до полного погружения внее патрубка 3, При этом излишки жидкости перетекают через кромку перелива 4. После этого вводится поправка на положение базовой плоскостипутем вертикального перемещения резервуара 1 относительно неподвижнойкромки перелива 4 на величину менисверхностного натяжения; жидкости; я - ускорепадения. По окончании етекания жидкости чеелива будет воспроиэвеуровня, соответствую- указателя 15 на шкале от характера смачивакромки перелива. 2 ил.1530929Изобретение относится к метрологии и измерительной технике и можетбыть использовано для поверки уровнемеров жидкости.Основная трудность при воспроизведении заданного уровня жидкости вустройствах для поверки уровнемеровзаключается во влиянии на результатизмерений воспроизводимой величины 10сил поверхностного натяжения,Цель изобретения - повышение точности воспроизведения заданного уровняНа фиг. 1 изображено устройство 15для реализации способа; на фиг. 2элемент поверхности жидкости вблизикромки перелива.устройство содержит мерный резервуар 1 с жидкостью, сливной резервуар 2, патрубок 3 с кромкой 4 перелива, механизм 5 вертикального перемещения резервуара, сильфон 6, измеритель 7 коэФфициента поверхностногонатяжения жидкости, измеритель 8 плот ности жидкости, вычислительный блок 9,систему 10 подачи сжатого газа, трубопровод 11, клапаны 12-14, указатель15 и отсчетную шкалу 16.Способ заключается в следующем.Задается пространственное местоположение базовой плоскости, которомусоответствует положение указателя 15,жестко связанного с мерным резервуаром1, путем его вертикального перемеще 35ния посредством механизма 5 до совмещения указ ателя 15 с требуемой рикойотсчетной шкалы 16, жестко зафиксированной в пространстве относительно патрубка Э, укрепленного в дне сильфона 406. Затем осуществляется подача жидкости из сливного резервуара 2 в мерныйрезервуар 1 путем передавливания жидкости сжатым газом по трубопроводу 11с помощью системы 10 подачи газа при 45закрытых клапанах 12 и 14 и открытомклапане 13 до полного погружения патрубка 3 в жидкость, После этого клапан 13 закрывают, а клапан 12 открывают, а излишнее количество жидкости,находящейся в мерном резервуаре 1, самотеком через кромку 4 перелива попатрубку Э выливается в сливной резервуар 2. фиксируется момент прекращения перетекания жидкости через кромку4 перелива. В этот момент производится измерение плотности жидкости, находящейся в мерном резервуаре 1, спомощью измерителя 8, например поплгвкового ареометра. Измеряется также коэффициент поверхностного натяжения жидкости с помощью измерителя 7, например, методом максимального давления в пузырьке газа, вдавливаемого в жидкость по трубопроводу 11 через открытый клапан 14 и далее через капилляр, а измерение этого давления может быть выполнено дифференциальным манометром, входящим в состав измерителя 7 коэффициента пояерхностпого натяжения жидкости. Затем производтся определе" ние величины критического превышения уровня жидкости над кромкой 4 перелива патрубка 3.Для нахождения этой величины рассмотрим некоторый фиксированный объем 7 однородной несжимаемой жидкости, поднятый выше горизонтальной плоскости, проходящей через кромку 4 перелива и ограниченный свободной поверхностью раздела двух сред (жидкость - газ) Я (фиг. 2). Поскольку жидкость стремится к минимизации внутренней энергии, то при постоянстве внешних сил Р, температуры 9 и давления Р 0 под действием сил поверхностного натяжения в течение некоторого времени С поверхность Я, будет деформироватьсяБ,О, 60, Сдо состояния устойчивого равновесияГ(1,) =сопзС,=-(1,ш); Я(Ч,ь) мин Бд(Ч) Р сопзС;-т С 11=сопв С.Для достижения этого состояния необходимо и достаточно, чтобыА- ЕО, (1) где Е- потенциальная энергия, накопленная в мениске за счет действия гидростатических сил А- работа сил поверхностногонатяжения.При этом за счет сил поверхностного натяжения по обе стороны поверхности Я в любой произвольной точке Х б Я возникает разность давлений йР согласно формуле Лапласа, равная Р Р Р Я()1 11 н н где 6 - коэффициент поверхностногонатяжения;0929 6В этом случае работа сил поверхностного натяжения 10 15(2) н п Если Нп)Н , то гидростатическое давление Рп, создаваемое столбом жидкости высотой Н я, превосходит давление, создаваемое силами поверхностного натяжения ДРп, что приводит к разрушению поверхности Яр и вызывает истечение жидкости через кромку перелива, которое продолжается до восстановления условия (2).По определению коэффициента поверхностного натяжения Д Н=Н 305 153 К, Рп - радиусы кривизны поверхностираздела в точке Н, взятые во вз аимно перпендикулярных нормальных сечениях.В случае выпуклой поверхности разность давлений ДР положительна, направлена внутрь жидкости и в каждой точке поверхности компенсирует действие гидростатического давления где П - плотность жидкости;ускорение свободного падения;Н - разность между максимальноййвысотой мениска Ни высотой мениска в точке Б б Бп относительно плоскости П,Всегда существует некоторое критическое значение высоты Н =Нвеличину которого Нпревьвпать не может, так как при Н ,Н нарушаются условия равновесия А 6 Ц йз(4) 5 5Потенциальная энергия может бытьопределена какИеЦйв 1 цн Йь"//Йя рд - . (5)5 о 5Согласно (2), приравнивая (4) и(5), а затем преобразовав это равенство, получают максимально возможноезначение высоты мениска Необходимые арифметические операции по формуле (6) осуществляются в вычислительном блоке 9. После этого вводится поправка на пространственное положение базовой плоскости путем вертикального перемещечия резервуара 1 относительно неподвижной кромки 4 перелива с помощью механизма 5 на величину По окончании повторного перетекания жидкости через кромку перелива будет воспроизведена величина уровня, соответствующего положению указателя 15 на шкале 16, независимо от характера смачивания жидкостью кромки перелива"пн = ДВп э (3) где Ап - работа, которую необходимопнпроизвести для увеличения .свободной поверхности на величину ДЯ.Учитывая, что данная зависимость справедлива для случая, когда Ь Я П представляет собой плоскость, рас пространяют соотношение (3) на иссле-, дуемый случай, когда ЬБп искривлена. Для этого следует учесть, что там, где на поверхность мениска действуе 1 гидростатическое давление, поверхность искривлена, а следовательно, силы поверхностного натяжения создают избыточное давление, компенсирующее действие гидростатического давления. Тогда под величиной ЙБ следует по нимать всю работающую на растяжение и изгиб поверхность Формула изобретения Способ воспроизведения величины уровня жидкости, заключающийся в задании необходимого уровня соответствующим положением кромки перелива сливного патрубка и повьппении уровня жидкости в резервуаре до перетекания жидкости через кромку перелива, о тл и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью повьппения точности путем учета влияния сил поверхностного натяжения, госле прекращения перетекания перемещают резервуар с жидкостью на высоту26ДН=где б - коэффициент говерхностногонатяжения;- плотность жидкости;ускорение свободного падения.1530929 Составитель А.КурочкинТехред Л,Сердокова Редактор А,Мотыль КорректорМ.Самборская Заказ 7943/42 Тираж 660 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101