Способ определения коэффициента изотермической сжимаемости жидкостей и газов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ СЖИМАЕМОСТИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ(71) Заявитель Акционерное общество закрытого типа Биотехинвест(73) Патентообладатель Акционерное общество закрытого типа Биотехинвест(57) 1. Способ определения коэффициента изотермической сжимаемости жидкостей и газов, включающий изменение давления исследуемой среды, измерение его величины и температуры исследуемой среды с последующим определением коэффициента изотермической сжимаемости, отличающийся тем, что в исследуемой среде возбуждают колебания, измеряют длину волны и/или частоту колебаний, а коэффициент изотермической сжимаемости т определяют по формуле 1,где- длина волны колебаний,Р - давление,Т - температура. 2. Способ по п.1, отличающийся тем , что в исследуемой среде возбуждают ультразвуковые колебания. 1930 1 Изобретение относится к способу определения физических свойств жидкостей и газов и может быть непосредственно использовано для определения коэффициента изотермической сжимаемости, а также расчета изобарной и изохорной теплоемкостей. Известен способ определения сжимаемости жидкости 1, предусматривающий сжатие объема газа или жидкости в сосуде высокого давления при постоянной температуре Т и нахождение значений объемапри изменении давления Р и определение секанс- (секущей) сжимаемости по уравнению 1,0 где 0 - объем при начальном давлении Р 0 Его недостатки - низкая точность, и то, что сжимаемость, определенная согласно этому способу не может быть использована в термодинамике, так как коэффициент сжимаемости, имеющий строгий физический смысл определяется как 1 Способ обладает неудовлетворительной сопоставимостью результатов, так как значениязависят от выбора интервалов изменения давленияи объема . Наиболее близким к изобретению является способ определения сжимаемости, называемой в источнике тангенс- (касательной) сжимаемостью ( 6073-1980 (Е)-), который также подразумевает сжатие объема газа или жидкости в сосуде высокого давления при постоянной температуре и определение секанс-сжимаемости, а по значениям секанс-сжимаемости - пересчет на тангенс-сжимаемость, с использованием эмпирических коэффициентов, или по номограммам, построенным согласно указанным расчетам. Этому способу присущи те же недостатки, что и предыдущему - низкая точность,неудовлетворительная сопоставимость результатов, трудности сравнения данных различных жидкостей, газов. Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента изотермической сжимаемости. Поставленная цель достигается тем, что в среде, в которой необходимо определить коэффициент изотермической сжимаемости, возбуждают колебания и определяют длину волны или частоту колебаний, а коэффициент рассчитывают по формуле 1,где- коэффициент изотермической сжимаемости- длина распространяемой в среде волны Р - давление Т - температура. Колебания могут возбуждать ультразвуковые, а производную могут определять численным диффе ренцированием. Фиг. Вариант ультразвукового устройства для осуществления способа. Корпус 1 через отверстие 2 заполняют исследуемой жидкостью 3, например, водой, изолируют от внешней среды эластичной перегородкой 4 (это не обязательно, если исследуемая жидкость одновременно является, например, и передающей давление), и помещают в сосуд (не показан), в котором изменяют давление. Затем на электроды 5, 6, нанесенные на поверхности пьезокристалла 7, подают переменное напряжение, например, частотой 5-10 МГц, которое за счет пьезоэффекта преобразуется в ультразвуковую волну, проходящую через жидкость в направлении к приемному пьезокристаллу 8, воздействие которой на кристалл вновь преобразуется в переменное напряжение, съем которого осуществляют с электродов 9, 10. Сигналы регистрируют, обрабатывают и анализируют с помощью блока контрольно-измерительной аппаратуры (не показан). Скорость ультразвука (С) в среде, заполняющей акустическую ячейку, образованную корпусом и кристаллами 7, 8, (в данном примере являющуюся резонатором), связана с частотой -ного резонансного пикавыражением где- расстояние между кристаллами. Поглощение ультразвука определяется выражением где- ширина резонансного пика- 3,14 Длину волны определяют исходя из выражений (1) или (2), учитывая,что/ Затем изменяют давление Р при постоянной температуре Т и определяют значения длин волнпри различных Р и Т. По полученным значениям рассчитывают коэффициент изотермической сжимаемости 1 определяют, например, численным дифференцированием с использованием ком пьютера, предпочтительно встроенного в блок контрольно-измерительной аппаратуры и находящегося в системе обратной связи с элементами электронной блок-схемы (не показаны). Для повышения точности, измерения проводят с помощью двух или более измерительных ячеек с исследуемым флюидом, опрос которых, например, осуществляют через коммутатор с помощью одного и того же блока контрольно-измерительной аппаратуры. Ячейки, например, могут быть выполнены в одном корпусе и перекрываться двумя пьезокристаллами 7, 8. Причем, одну из ячеек могут использовать как датчик давления, другую - температуры, а остальные, количество которых определяется целями и условиями измерений, заполняют флюидом (флюидами), подлежащими исследованию. Определение коэффициента изотермической сжимаемости согласно изобретению позволяет существенно повысить точность определения, так как скорость ультразвука определяют с помощью описанного резонаторного устройства с точностью 1,510-4, частоту колебаний 10-5, давление 0,01 МПа, температуру 102 10-3 С. Кроме того, применение данного способа позволяет с использованием части тех же операций и теми же устройствами одновременно, известными методами, определять адиабатическую сжимаемость. По значениям изотермической и адиабатической сжимаемостей рассчитывают отношение теплоемкостейр где С - изобарная- изохорная теплоемкость. Знание коэффициента температурного расширения, определяемого по 1 позволяет рассчитывать отдельно СР и С формуле(1)(1) Это невозможно было ранее делать с точностью выше 40 из-за низкой точности или невозможности определения коэффициентови . оставитель Н.Б. Суханова Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Заказ 8896 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.