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基于Burnett法所開發的PVT測試系統,主要包括PVT測量裝置、溫度測量系統、壓力測量系統、自動控溫系統、真空系統以及自動化測試分析軟件,可實現氣相PVT的自動測量。
PVT測試系統 >> DM1000系列
基于Burnett法所開發的PVT測試系統,主要包括PVT測量裝置、溫度測量系統、壓力測量系統、自動控溫系統、真空系統以及自動化測試分析軟件,可實現氣相PVT的自動測量。
DM1000系列是基于Burnett法的高精度氣相,可實現溫度、壓力的自動化測試和溫度的自動控制。
★ 自動控溫:波動度小于±50 mK/15 min;
★ 自動測溫:測量不確定度小于±50 mK;
★ 自動測壓:測量不確定度小于±30 kPa;
★ 自動計算:自動計算被測樣品的密度值;
基于Burnett法開發的,可實現溫度、壓力的自動化測試和溫度的自動控制,結合公司自行開發的數據分析軟件,能夠直接獲得被測物質的PVT性質數據。該系統由溫度測量系統、壓力采集系統、溫度控制系統、PVT測試裝置、真空系統以及自動化測試分析軟件組成。
測量方法
氣相PVT性質測量的方法主要有定容法、變容法、Burnett法和Burnett-定容法等。
其中,定容法的測量原理和實現過程相對簡單,且容易實現測量的自動化,但由于天平稱量、真空及實驗裝置結構等條件的限制,難以實現容器體積的高精度標定,不適合低密度下PVT性質的測量,因此在高精度的氣相PVT性質測量中,目前已經很少采用。對于變容法而言,同樣也存在標定體積問題,而且測量過程復雜,實際測量中很少采用。
Burnett法(等溫膨脹法)和Burnett-定容法是當前使用zui普遍的兩種方法,都避免了容器體積標定和質量稱量,可以實現高精度的氣相PVT性質測量。相比而言,Burnett法的測量精度高且可獲得高精度的維里系數,但測量過程相對復雜不易實現測量的自動化,且需要消耗較多的樣品,而Burnett-定容法則綜合了Burnett法和定容法的優點,但犧牲了部分測量精度。
測量原理
開發的基于Burnett法。Burnett法是美國學者Burnett S.E.在1936年提出的,隨后有許多研究人員對其測量和數據處理的方法進行了深入研究,目前已經非常成熟。其基本的思路是:通過等溫膨脹的方法,測量得到一系列的氣體壓縮因子,然后利用氣體壓縮因子的定義計算得到相應的氣體密度,因不需要測量容積的體積標定和氣體質量的稱量,因而可以實現較高的實驗測量精度。
下圖是Burnett法的實驗原理圖,可知它的實驗本體主要由兩個容器構成,一個為主容器,容積為VA,另一個為膨脹容器,容積為VB,容器間通過閥門連接,為了保證是等溫膨脹,整個裝置處于恒溫環境中,通過主容器向膨脹容器的膨脹放氣就可以實現氣體壓縮因子的測量。
Burnett法的實驗原理圖
主要特點
★ 溫度、壓力的自動控制和測量;
★ 溫度控制系統波動度小于±50 mK/15 min;
★ 溫度的測量不確定度小于±50 mK;
★ 壓力的測量不確定度小于±30 kPa;
★ 該系統還可以進行拓展,只要配備其他熱物性測試裝置,即可實現相應的熱物性測試。
產品性能
★ 自動溫度控制:采用PVT Measurement測試軟件,可設定溫度、并自動控制溫度到設定值;
★ 自動壓力控制:采用PVT Measurement測試軟件,可自動控制壓力測量系統內平衡壓力;
★ 自動壓力、溫度測量:采用PVT Measurement測試軟件,自動記錄各狀態的溫度、壓力值;
★ 自動計算密度:采用PVT Analisys軟件,輸入實驗獲得的一系列溫度壓力值,可自動計算被測樣品的密度值。
技術參數
選配指南
DM 1000系列(原PVT1000系列)包括DM1000、DM1010、DM1020三款;其中,DM 1000是zui為基礎的一款,用戶可以以較低的成本獲得高性能的,可滿足科研院校或企業的一般測試需求。
DM1010采用高精度的溫度測量系統、壓力測量系統和溫度控制系統。全量程范圍內波動度小于±30 mK/15 min;溫度測量不確定度小于±10 mK;壓力測量不確定度小于±10kPa。
DM1020是zui為高級的一套系統。采用更高精度的溫度測量系統、壓力測量系統和溫度控制系統,其zui大特點在于溫度和壓力的高精度控制與測試。全量程范圍內波動度小于±10 mK/15 min,可達±5 mK/15 min;同時具有相當高的測量不確定度,溫度測量不確定度小于±5 mK;壓力測量不確定度小于±2kPa。
同時,DM1000系列測量系統均可以進行拓展,只要配備其它熱物性測試裝置,即可實現相應的熱物性測試。
系統組成
PVT測試系統主要包括PVT測量裝置、溫度測量系統、壓力測量系統、自動控溫系統、真空系統以及自動化測試分析軟件。各部分配件如下所示。
PVT測量裝置 PVT測量裝置基于Burnett法,實驗主體主要由兩個容器組成,一個為主容器,一個為膨脹容器。通過主容器向膨脹容器放氣實現氣體壓縮因子的測量,然后利用氣體壓縮因子的定義計算氣體的密度,不需要測量容器的體積標定和氣體質量的稱量,即可實現較高的實驗測量精度。 同時該裝置可以實現壓力的自動控制和壓力數據采集。 | |
溫度測量系統 在流體PVT測量研究中,溫度場的控溫、測溫都是非常重要的。DM1000 PVT測量系統配備的測溫系統,根據不同的測溫要求配備了不同精度的測溫模塊,其中DM1000\ DM1010配備的測溫精度優于±0.01℃;而DM1020配備的測溫精度優于±0.001℃ | |
自動控溫系統 在流體的各種物性測量中,溫度場的穩定度都是非常重要的,而流體的PVT測量中,對于溫度場的敏感性相對于其他物性更是突出,因此必須保證溫度波動度足夠小。 DM1000 PVT測量系統配備的自動控溫系統,溫度范圍廣,控溫精度高,可用于-30 ~ 120 ℃范圍內流體表面張力的研究,且具有良好的溫度穩定性(± 0.01~ 0.02 ℃)。可以通過屏幕設置溫度,也可以通過測試軟件進行溫度設置和控制(PVT Measurement)。 |
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真空系統 在DM1000 PVT測量系統組成中,樣品容器的清潔是由真空系統實現的,其真空度可以達到10Pa以下。該系統真空度高、操作方便、可直接讀取系統真空度,使用人員在不需要了解真空泵、真空計等真空儀器的情況下,就可以很方便快捷的進行使用。 |
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自動測試分析軟件 PVT測試軟件包括PVT Measurement測試軟件和PVT Analysis數據分析軟件,是由西安夏溪電子科技有限公司自主研發的基于Burnett法的PVT測試系統軟件,可用于全自動測量物質的溫度、壓力,并計算得到物質密度,具有操作簡單、測量精度高、測量速度快和適用范圍廣等優點。PVT測試軟件的主要功能包括:自動控溫、自動測溫、自動控壓、自動測壓、數據管理、密度擬合、N值標定、數據分析等。 |
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利用PVT1020型,對溫度為298~353 K、壓力為74~2040 kPa區間的二甲醚氣相PVT性質進行了測量。所得的二甲醚氣相PVT實驗數據的分布如下圖示:
圖1 二甲醚氣相PVT性質實驗數據的P-T圖
根據儀器常數標定法,擬合得到了二甲醚的維里系數:
表1 二甲醚的維里系數
將上述二甲醚第二、第三維里系數擬合成為有關的方程,并得到了二甲醚的氣體維里狀態方程
為了驗證方程的可靠性,對實驗數據與方程計算結果的偏差進行了分析。分析結果表明:用溫度和氣相密度實驗數據,計算得到的壓力值與壓力實驗數據的平均偏差為0.10%,zui大偏差為0.40%;用溫度和壓力的實驗數據,計算得到氣相密度值與實驗數據的平均偏差為0.11%,zui大偏差為0.49%,偏差的具體分布情況分別如下圖所示。
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