專利名稱：一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超臨界燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
隨著高超音速飛行器研究的發(fā)展，目前對(duì)高性能航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的需求變得越來越強(qiáng)烈，先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室對(duì)燃燒的組織提出了更高的要求，燃料與空氣的快速蒸發(fā)、混合和燃燒，是今后高性能發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中面臨的巨大挑戰(zhàn)。
隨著高性能發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的環(huán)境溫度和壓力逐步提高，燃油溫度和壓力超過其臨界點(diǎn)的溫度和壓力，如圖1所示。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的液態(tài)燃油的燃燒將處于超臨界狀態(tài)，當(dāng)液體燃油處于超臨界狀態(tài)時(shí)，它可以跨越常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中亞臨界燃油的霧化和蒸發(fā)的過程而直接以類似氣體的燃燒方式燃燒，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率和性能得到大大提高，滿足高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求。因此，對(duì)超臨界燃油的噴射和燃燒特性的研究將是今后先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)研制中不可或缺的。
對(duì)超臨界航空煤油性質(zhì)已有的研究表明，當(dāng)煤油處于超臨界狀態(tài)，它既不屬于液相也不屬于氣相，相的分界面消失了。它兼具氣體的低粘度和液體的高密度，以及介于氣體和液體之間的較高擴(kuò)散系數(shù)等特征。在臨界點(diǎn)附近，航空煤油的熱力學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)對(duì)壓力和溫度的變化很敏感，燃料的比熱將變?yōu)闊o窮大，氣化潛熱變?yōu)榱?，這時(shí)的加熱、蒸發(fā)和燃燒特性完全不同于亞臨界狀態(tài)。另外，航空煤油屬于混合物，容易造成其臨界點(diǎn)的抖動(dòng)和偏移。由于超臨界流體的上述獨(dú)特性質(zhì)，使得研究的復(fù)雜性大大增加，給數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究帶來極大的困難。
航空煤油作為目前應(yīng)用最廣泛的航空航天推進(jìn)系統(tǒng)的燃料和推進(jìn)劑，對(duì)其超臨界狀態(tài)下的噴射和燃燒特性展開研究具有重大的意義。由于從常溫狀態(tài)到超臨界狀態(tài)的過程中，物性參數(shù)會(huì)發(fā)生很大的改變，而不同溫度和壓力下超臨界航空煤油的各物性參數(shù)是建立其它一切理論、數(shù)值模型以及實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)。同時(shí)，超臨界航空煤油各物性參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量，還可用于定性和定量的研究其與常規(guī)的亞臨界態(tài)噴射和燃燒的差別，改進(jìn)已有的分析模型，建立適合超臨界噴射和燃燒的理論和數(shù)值模型。
總之，只有了解超臨界航空煤油不同溫度和壓力下的物性參數(shù)，才能充分研究超臨界態(tài)航空煤油的噴射、霧化和燃燒特性，才能設(shè)計(jì)出適用于高性能航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的超臨界燃燒室。
目前，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)已經(jīng)建立了不同種類的低分子和高分子碳?xì)淙剂衔镄詤?shù)的國家數(shù)據(jù)庫，為科學(xué)研究帶來了極大的方便。然而，由于航空煤油屬于混合物，其物性參數(shù)和與其組成類似的純凈高分子碳?xì)淙剂舷啾却嬖谝欢ǖ牟顒e，尤其在臨界點(diǎn)附近。鑒于超臨界航空煤油物性參數(shù)的重要性，所以很有必要通過實(shí)驗(yàn)方法來建立航空煤油的物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的研究提供數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)備。
航空煤油作為目前應(yīng)用最廣泛的航空航天推進(jìn)系統(tǒng)的燃料和推進(jìn)劑，其物性參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量是建立一切理論、數(shù)值模型和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)。由于航空煤油屬于混合物，其組成成分復(fù)雜，目前的研究中，常采用替代燃料法(用分子式和臨界參數(shù)相近的純凈物來替代混合物進(jìn)行物性參數(shù)計(jì)算)來進(jìn)行研究，如:可采用物性參數(shù)相近的C10H22 (正癸烷)作為航空煤油的替代燃料。但超臨界航空煤油的物性參數(shù)與替代燃料的物性參數(shù)仍然存在很大的差別，這將對(duì)研究的準(zhǔn)確度帶來一定的影響。
我國目前常用航空煤油的臨界點(diǎn)壓力為2.2-2.4MPa，臨界點(diǎn)溫度640-660K。要準(zhǔn)確測(cè)量超臨界狀態(tài)下的航空煤油的密度值，最簡(jiǎn)單的方法就是計(jì)算出不同溫度和壓力下特定質(zhì)量(M)航空煤油的體積(V)大小。高溫高壓環(huán)境下儀器的耐熱強(qiáng)度和連接面的密封問題對(duì)密度測(cè)量裝置提出了苛刻的要求。此外，超臨界態(tài)航空煤油的密度值在加熱過程中變化劇烈，圖2是2.1MPa壓力下常作為航空煤油替代燃料的C10H22 (正癸烷)的密度隨溫度的變化曲線，可以看出隨溫度的升高，其密度值逐漸減小，在臨界點(diǎn)附近，密度值急劇下降，超臨界狀態(tài)下的密度值可小于常溫狀態(tài)下的五分之一。因此可以推測(cè)，超臨界狀態(tài)的航空煤油的密度值僅為常溫常壓下的密度值的幾分之一，所以測(cè)量過程中體積的劇烈膨脹性是測(cè)量的又一困難。
在現(xiàn)有的密度測(cè)量中，最簡(jiǎn)單也是最常用的方法就是利用了 Μ/V的方法計(jì)算密度，而現(xiàn)有的此類裝置中沒有考慮到用于高溫高壓介質(zhì)測(cè)量時(shí)的耐熱和耐壓強(qiáng)度問題，也沒有考慮到高溫高壓環(huán)境下的密封和參數(shù)測(cè)量問題，更沒有考慮到測(cè)量過程中介質(zhì)密度隨測(cè)量環(huán)境改變而急劇改變所造成的體積改變問題，因此目前常用的密度計(jì)無法用于超臨界航空煤油的密度測(cè)量。另一種密度測(cè)量裝置利用了液體浮力的原理，根據(jù)測(cè)量過程中密度計(jì)上浮或下沉穩(wěn)定后排開液體的體積讀數(shù)來計(jì)算密度值，但對(duì)于超臨界航空煤油的密度測(cè)量來說，測(cè)頭很難忍受測(cè)量中的高溫高壓環(huán)境，且密閉環(huán)境中的體積讀數(shù)也很難進(jìn)行，另外超臨界態(tài)航空煤油已不屬于液態(tài)，浮力的產(chǎn)生更是無從談起，采用此種方法必將造成巨大的誤差，因此該方法也不適用于超臨界航空煤油的密度測(cè)量。
正是因?yàn)槌R界態(tài)航空煤油獨(dú)特的物性特征使得現(xiàn)有的密度測(cè)量方法都無法適用，所以有必要發(fā)展全新的密度測(cè)量裝置來滿足超臨界航空煤油的密度測(cè)量要求。發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
為了克服現(xiàn)有密度測(cè)量中技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，基于最基本的Μ/V方法，不僅充分考慮了高溫高壓環(huán)境下測(cè)量儀器的耐壓、耐熱強(qiáng)度以及密封問題，還考慮了測(cè)量過程中密度降低所造成的體積急劇膨脹性。
技術(shù)方案
本發(fā)明的技術(shù)方案為:
所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:由活塞刻度桿、上腔體、下腔體、高壓熱電偶、高溫壓力表和活塞組成；上腔體和下腔體均為一端開口的中空柱體，上腔體和下腔體開口端同軸固定對(duì)接形成密閉的測(cè)量腔；活塞同軸安裝在測(cè)量腔內(nèi)，且活塞能夠沿測(cè)量腔軸向運(yùn)動(dòng)，活塞側(cè)壁與測(cè)量腔內(nèi)壁之間采用密封圈密封；在活塞上端面同軸固定連接活塞刻度桿，活塞刻度桿端部穿過上腔體端面，且活塞刻度桿側(cè)壁與上腔體之間采用密封圈密封；在上腔體上開有驅(qū)動(dòng)氣體入口，在下腔體上開有高壓熱電偶和高溫壓力表的安裝口。
所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:活塞刻度桿上的刻度線激光標(biāo)注。
所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:在下腔體外側(cè)壁上均勻纏繞電阻加熱絲，在電阻加熱絲外部包裹上絕熱材料。
所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:測(cè)量腔內(nèi)徑不超過40mm ο
所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:高壓熱電偶測(cè)量范圍為O 1000°C,耐壓極限不低于6MPa,高溫壓力表的量程為O 6MPa,耐溫極限不低于1000。。。
所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于:采用以下步驟:
步驟1:將待測(cè)的航空煤油倒入下腔體內(nèi)，且航空煤油的深度不超過下腔體內(nèi)腔軸向長度的1/5 ;將帶有活塞刻度桿的活塞裝入下腔體中，且活塞下端面與航空煤油液面貼合；將上腔體與下腔體同軸固定連接，且活塞刻度桿穿過上腔體端面；
步驟2:通過上腔體的驅(qū)動(dòng)氣體入口向活塞上方腔體內(nèi)充入壓力為P的驅(qū)動(dòng)氣體，使高溫壓力表的示數(shù)達(dá)到P且示數(shù)穩(wěn)定，并使活塞上方腔體內(nèi)壓力保持P不變；
步驟3:對(duì)下腔體加熱，當(dāng)活塞下方腔體內(nèi)航空煤油溫度達(dá)到或超過航空煤油臨界點(diǎn)溫度，則由公式P = M/V = 4M/ π HD2得到超臨界態(tài)航空煤油的密度，其中M為待測(cè)航空煤油質(zhì)量，H為通過活塞刻度桿測(cè)得的超臨界態(tài)航空煤油在活塞下方腔體內(nèi)的軸向高度值，D為活塞下方腔體內(nèi)腔直徑。
有益效果
本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明在超臨界航空煤油的測(cè)量腔室中引入了可移動(dòng)活塞，以保證測(cè)量過程中航空煤油體積的急劇膨脹作用；本發(fā)明中引入了氣體驅(qū)動(dòng)腔，通過高壓氮?dú)怛?qū)動(dòng)活塞的移動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量腔的體積變化，此方法將測(cè)量腔的體積變化巧妙的轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)氣體的壓力調(diào)節(jié)上，大大增加了可操作性；本發(fā)明中通過連接在可移動(dòng)活塞上的刻度桿讀出測(cè)量腔中的體積值，將內(nèi)部腔室體積值的讀數(shù)合理的轉(zhuǎn)化到測(cè)量腔外部，此方法簡(jiǎn)化了讀數(shù)過程的復(fù)雜程度；本發(fā)明采用了可耐高溫高壓的硅橡膠圈來密封，刻度桿采用激光雕刻以保證表面的平整度，此方法可有效保證了高溫高壓狀態(tài)下的密封效果；本發(fā)明中測(cè)量溫度和壓力范圍分別為O 1000°C和O 6MPa，滿足寬廣超臨界態(tài)范圍內(nèi)航空煤油的密度測(cè)量要求。


圖1是流體的相平衡圖2是CltlH22 (正癸烷)在2.1MPa壓力下密度隨溫度的變化曲線；
圖3是本發(fā)明密度測(cè)量裝置示意圖中，1-活塞刻度桿，2-上腔體，3-驅(qū)動(dòng)氣體入口，4-下腔體，5-加熱電阻絲，6-硅橡膠高溫密封圈，7-密度測(cè)量腔，8-高壓熱電偶，9-高溫壓力表，10-活塞，11-驅(qū)動(dòng)氮?dú)馇弧?br> 具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例描述本發(fā)明:
參照附圖3，本實(shí)施例中的超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置由活塞刻度桿1、上腔體2、下腔體4、高壓熱電偶8、高溫壓力表9和活塞10組成。
上腔體和下腔體均為一端開口的中空柱體，上腔體和下腔體開口端同軸固定對(duì)接形成密閉的測(cè)量腔?；钊S安裝在測(cè)量腔內(nèi)，且活塞能夠沿測(cè)量腔軸向運(yùn)動(dòng)，活塞側(cè)壁與測(cè)量腔內(nèi)壁之間采用耐高溫高壓的硅橡膠高溫密封圈密封?；钊麑y(cè)量腔分隔為兩個(gè)密閉腔體，活塞下方的為密度測(cè)量腔，活塞上方的為驅(qū)動(dòng)氮?dú)馇弧Ｔ诨钊隙嗣嫱S固定連接活塞刻度桿一端，活塞刻度桿另一端穿過上腔體端面，且活塞刻度桿側(cè)壁與上腔體之間也采用硅橡膠高溫密封圈密封。在上腔體上還開有驅(qū)動(dòng)氣體入口 3，在下腔體上開有高壓熱電偶和高溫壓力表的安裝口。
本實(shí)施例測(cè)量前將待測(cè)的質(zhì)量為M的航空煤油被注入到密度測(cè)量腔7中，可移動(dòng)活塞10的上下移動(dòng)可以調(diào)節(jié)密度測(cè)量腔7中的體積，從而滿足了煤油高溫下體積膨脹的要求。密度測(cè)量腔7中的壓力可以通過可移動(dòng)活塞10另一側(cè)的驅(qū)動(dòng)氮?dú)馇?1中的壓力來間接調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)氮?dú)馇?1中的壓力調(diào)節(jié)可通過驅(qū)動(dòng)氮?dú)馊肟?3的外接穩(wěn)壓表來實(shí)現(xiàn)?？烧{(diào)壓的驅(qū)動(dòng)氮?dú)馇?1和可移動(dòng)活塞10的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了密度測(cè)量腔7中壓力的隨意調(diào)節(jié)。
本實(shí)施例中，超臨界溫度的保證是通過在密度測(cè)量腔7的外部纏繞電阻加熱絲來實(shí)現(xiàn)的，為了保證加熱的快速性，該裝置電阻絲外部還包裹上石棉等絕熱材料，減小熱量的損失，保證加溫過程的快速性和保溫過程的穩(wěn)定性，通過調(diào)節(jié)電阻絲的加熱功率來實(shí)現(xiàn)密度測(cè)量腔7溫度的調(diào)節(jié)。此外，也可以采用油浴法加熱，將整個(gè)測(cè)量裝置浸于油中，通過調(diào)節(jié)油溫來間接調(diào)節(jié)密度測(cè)量腔7中的溫度。另外，為了保證密度測(cè)量腔7中航空煤油受熱時(shí)的均勻性，要求密度測(cè)量腔7的體積不易過大，測(cè)量腔內(nèi)徑不超過40mm。
隨著密度測(cè)量腔7中溫度的升高，煤油密度降低，體積膨脹，活塞向上移動(dòng)。不同溫度和壓力下，由活塞刻度桿I的讀數(shù)可以計(jì)算出密度測(cè)量腔7中航空煤油的體積，根據(jù)測(cè)量前加入7中煤油的質(zhì)量，可以計(jì)算出此溫度和壓力下超臨界航空煤油的密度值。這里活塞刻度桿I上的刻度線采用激光標(biāo)注，不得產(chǎn)生任何壁面的凹凸性，以免影響密封性。
為了在超臨界狀態(tài)下測(cè)量較寬廣溫度范圍(1.0〈Tr〈2.0，其中Tr表示煤油的溫度與煤油臨界點(diǎn)溫度比值的無量綱參數(shù))內(nèi)航空煤油的密度值，本實(shí)施例所選高壓熱電偶測(cè)量范圍為O 1000°C，耐壓極限不低于6Mpa ;此外由于高壓熱電偶8的測(cè)量段長度遠(yuǎn)大于密度測(cè)量腔7的直徑，故熱電偶的安裝座做外伸處理，安裝座長度由測(cè)量段長度確定，以保證熱電偶的測(cè)量端恰好處于密度測(cè)量腔7的中心位置。
為了測(cè)量寬廣的超臨界壓力范圍(1.0〈Pr〈2.0，其中Pr表示煤油的壓力與煤油臨界點(diǎn)壓力比值的無量綱參數(shù))內(nèi)航空煤油的密度值，本實(shí)施例所選高溫壓力表的量程為O 6MPa，耐溫極限不低于1000°C，該高溫壓力表加裝隔熱膜和散熱系統(tǒng)以滿足耐溫要求。
在高溫高壓(1000°C和6MPa)環(huán)境下，活塞刻度桿I與上腔體端面之間以及活塞10與下腔體4的內(nèi)壁面之間的密封均采用耐高溫高壓的硅橡膠密封圈，保證活塞自由移動(dòng)的同時(shí)，不會(huì)造成較大摩擦。
采用本實(shí)施例進(jìn)行測(cè)量時(shí)，采用以下步驟:
步驟1:將待測(cè)的質(zhì)量為M的航空煤油倒入下腔體內(nèi)，要求煤油在常溫下液面高度不低于高壓熱電偶和高溫壓力表的測(cè)量位置，以免活塞10向下移動(dòng)時(shí)破壞測(cè)量儀器。另夕卜，由于超臨界態(tài)的航空煤油密度僅為常溫常壓下密度的五分之一左右，所以航空煤油的深度不超過下腔體內(nèi)腔軸向長度的1/5。然后將帶有活塞刻度桿的活塞裝入下腔體中，使活塞下端面與航空煤油液面貼合，此時(shí)活塞10的底面和下腔體4的壁面之間形成了密度測(cè)量腔7，其中密度測(cè)量腔中完全被航空煤油填充，保證沒有空氣殘留。將上腔體與下腔體同軸螺栓固定連接，且活塞刻度桿穿過上腔體端面，并避免活塞上下移動(dòng)時(shí)形成力矩。
步驟2:通過上腔體的驅(qū)動(dòng)氣體入口向活塞上方的氮?dú)怛?qū)動(dòng)腔11充入壓力為P的驅(qū)動(dòng)氮?dú)猓垢邷貕毫Ρ淼氖緮?shù)達(dá)到P且示數(shù)穩(wěn)定，說明活塞10兩側(cè)腔室內(nèi)的壓力值已經(jīng)達(dá)到平衡。通過外接壓力表和穩(wěn)壓表使氮?dú)怛?qū)動(dòng)腔11中的壓力大小保持為P不變。
步驟3:接通加熱電阻絲5的電源開始對(duì)下腔體加熱，航空煤油隨著溫度的升高而逐漸膨脹，使得密度測(cè)量腔7內(nèi)的壓力上升，活塞10向上移動(dòng)，維持密度測(cè)量腔7中的壓力恒定。當(dāng)密度測(cè)量腔7內(nèi)航空煤油溫度達(dá)到或超過航空煤油臨界點(diǎn)溫度，航空煤油將進(jìn)入超臨界狀態(tài)，當(dāng)溫度為T時(shí)，活塞刻度桿I上顯示的高度值為H，H代表了通過活塞刻度桿測(cè)得的超臨界態(tài)航空煤油在活塞下方腔體內(nèi)的軸向高度值。密度測(cè)量腔7中超臨界態(tài)航空煤油的體積為:V = π HD2/4，則煤油的密度為:P = M/V = 4M/ π HD2，其中D為活塞下方腔體內(nèi)腔直徑。
通過上述方法，在壓力大小分別為…、PM，溫度分別為…、Tn時(shí)測(cè)量超臨界航空煤油的密度，由活塞刻度桿上顯示的高度值Hw的大小可以計(jì)算出壓力為Pm，溫度為Tn時(shí)超臨界航空煤油的密度值P = M/Vm = 4M/ HmnD20
根據(jù)所獲得MXN組密度數(shù)據(jù)可以分析超臨界航空煤油的密度隨溫度和壓力的變化規(guī)律，形成超臨界態(tài)航空煤油密度的數(shù)據(jù)庫，分析并總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)公式，為后續(xù)的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究打下基礎(chǔ)。同時(shí)，此裝置也可用于分析超臨界態(tài)航空煤油的靜態(tài)結(jié)焦規(guī)律，或者改裝后研究航空煤油的擴(kuò)散性。
權(quán)利要求
1.一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:由活塞刻度桿、上腔體、下腔體、高壓熱電偶、高溫壓力表和活塞組成；上腔體和下腔體均為一端開口的中空柱體，上腔體和下腔體開口端同軸固定對(duì)接形成密閉的測(cè)量腔；活塞同軸安裝在測(cè)量腔內(nèi)，且活塞能夠沿測(cè)量腔軸向運(yùn)動(dòng)，活塞側(cè)壁與測(cè)量腔內(nèi)壁之間采用密封圈密封；在活塞上端面同軸固定連接活塞刻度桿，活塞刻度桿端部穿過上腔體端面，且活塞刻度桿側(cè)壁與上腔體之間采用密封圈密封；在上腔體上開有驅(qū)動(dòng)氣體入口，在下腔體上開有高壓熱電偶和高溫壓力表的安裝口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:活塞刻度桿上的刻度線激光標(biāo)注。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:在下腔體外側(cè)壁上均勻纏繞電阻加熱絲，在電阻加熱絲外部包裹上絕熱材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:測(cè)量腔內(nèi)徑不超過40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置，其特征在于:高壓熱電偶測(cè)量范圍為O 1000°C，耐壓極限不低于6MPa，高溫壓力表的量程為O 6MPa，耐溫極限不低于1000°C。
6.一種采用權(quán)利要求5所述超臨界航空煤油密度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于:采用以下步驟: 步驟1:將待測(cè)的航空煤油倒入下腔體內(nèi)，且航空煤油的深度不超過下腔體內(nèi)腔軸向長度的1/5 ;將帶有活塞刻度桿的活塞裝入下腔體中，且活塞下端面與航空煤油液面貼合；將上腔體與下腔體同軸固定連接，且活塞刻度桿穿過上腔體端面； 步驟2:通過上腔體的驅(qū)動(dòng)氣體入口向活塞上方腔體內(nèi)充入壓力為P的驅(qū)動(dòng)氣體，使高溫壓力表的示數(shù)達(dá)到P且示數(shù)穩(wěn)定，并使活塞上方腔體內(nèi)壓力保持P不變； 步驟3:對(duì)下腔體加熱，當(dāng)活塞下方腔體內(nèi)航空煤油溫度達(dá)到或超過航空煤油臨界點(diǎn)溫度，則由公式P = M/V = 4M/ π HD2得到超臨界態(tài)航空煤油的密度，其中M為待測(cè)航空煤油質(zhì)量，H為通過活塞刻度桿測(cè)得的超臨界態(tài)航空煤油在活塞下方腔體內(nèi)的軸向高度值，D為活塞下方腔體內(nèi)腔直徑。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種超臨界航空煤油的密度測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，裝置由活塞刻度桿、上腔體、下腔體、高壓熱電偶、高溫壓力表和活塞組成；上腔體和下腔體對(duì)接形成密閉的測(cè)量腔；活塞沿測(cè)量腔軸向運(yùn)動(dòng)；活塞上端面同軸固定連接刻度桿；在上腔體上開有驅(qū)動(dòng)氣體入口。本發(fā)明引入活塞保證測(cè)量過程中航空煤油體積的急劇膨脹作用；通過高壓氮?dú)怛?qū)動(dòng)活塞的移動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量腔的體積變化，將測(cè)量腔的體積變化轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)氣體的壓力調(diào)節(jié)，增加了可操作性；通過連接在活塞上的刻度桿讀出測(cè)量腔中的體積值，簡(jiǎn)化了讀數(shù)過程的復(fù)雜程度；采用可耐高溫高壓的硅橡膠圈來密封，刻度桿采用激光雕刻以保證表面的平整度，保證了高溫高壓狀態(tài)下的密封效果。
文檔編號(hào)G01N9/02GK103196792SQ20131013222
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者范瑋, 靳樂, 范珍涔, 肖強(qiáng) 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)