CN112197831A - 一种用气体状态变化法测量不规则大容积方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用气体状态变化法测量不规则大容积方法。本发明依据范德瓦尔斯气体状态方程，通过压力计、温度计测得不规则大容积充气前腔体的压力、温度与充气后的腔体的压力，再使用气体流量计测得充气后的气体流量，通过测得压力、温度与气体流量即可计算得到待测的不规则大容积腔体的大容积，具有严格的理论基础，可靠性高，可快速准确的测量不规则大容积腔体的大容积。本发明的测量范围根据使用的装置测量范围，本发明不受环境和理想气体的限制，可以在任意环境和气体下，进行高精度、快速准确的测量出不规则大容积腔体的大容积；同时使用减压阀与节流阀，可以减少压力过高与充气过程中对腔体的损害，尽可能做到无损检测。

Description

一种用气体状态变化法测量不规则大容积方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体是一种用气体状态变化法测量不规则大容积方法。

背景技术

国内外容积计量方法有两大类，液位法和静压法。液位法是利用各种液位传感器测量容器内液体高度，再通过测量液体温度和密度换算出容器的容积或质量。静压法是利用传感器测量容器内液体静压力，根据容器的几何参数由计算机或其他相应二次仪表计算出容积或质量。

液位法应用于不规则大容积的测量，会导致较大误差。轮船在海上受波浪颠簸影响，由于液位波动，用液位法测量不准确。考虑油箱内燃油的安全性，不能有电火花，带电传感器受限制；静压法只适用于规则容器的容积测量。

还有以理想气体测量不规则物体体积，但是它是将物体放进压力箱内，只能测量小物体的体积，且严重受环境因素和理想气体的影响。

综上所述，受种种技术条件和环境因素所限，上述测量方法存在测量过程复杂、精度不高和不能测量大容积等缺点，无法准确的实现对不规则大容积腔体的容积测量。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用气体状态变化法测量不规则大容积方法。

本发明旨在使用气体状态变化法实现不规则大容积的腔体容积的快速、准确测量。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用气体状态变化法测量不规则大容积方法，该方法使用气泵、减压阀、气体流量计、节流阀、压力计和温度计，这些器件的连接关系如下：

所述气泵的出气口通过第一导气管与气体流量计的进气口连接，第一导气管上安装有减压阀，所述气体流量计的出气口通过第二导气管与被测腔体的进气口连接，第二导气管上安装有节流阀，所述被测腔体内部安装有温度计和压力计；

该方法的具体步骤是：

S1：使用压力计测量被测腔体内压力，记录读数P₁，使用温度计测量被测腔体内温度T。

S2：打开减压阀、节流阀，使用气泵对被测腔体进行充气。

S3：调节气体流量计，使用压力计和温度计测量被测腔体内充气后的压力，记录气体流量计的读数Q和压力计的读数P₂。

S4：计算出被测腔体的容积V。

其中，n₁为充气前被测腔体内物质的量，n₂为充气后被测腔体内物质的量，R为比例常数，b为考虑了范氏气体分子占有一定体积而引进的范氏修正量，n₂-n₁由气体流量计的读数Q计算得到。

与现有的技术相比：依据范德瓦尔斯气体状态方程，通过压力计、温度计测得不规则大容积充气前腔体的压力、温度与充气后的腔体的压力，再使用气体流量计测得充气后的气体流量，通过测得压力、温度与气体流量即可计算得到待测的不规则大容积腔体的大容积，具有严格的理论基础，可靠性高，可快速准确的测量不规则大容积腔体的大容积。

本发明的测量范围根据使用的装置测量范围，本发明不受环境和理想气体的限制，可以在任意环境和气体下，进行高精度、快速准确的测量出不规则大容积腔体的大容积；同时使用减压阀与节流阀，可以减少压力过高与充气过程中对腔体的损害，尽可能做到无损检测。

附图说明

图1为不规则大容积腔体的容积测量原理图。

图中标注符号的含义如下：1、气泵；2、减压阀；3、气体流量计；4、节流阀；5、被测腔体；6、压力计；7、温度计。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应该理解的是，此处的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不限制本发明。

参见图1，一种测量不规则大容积腔体的容积的方法，该方法涉及如下部件：气泵1、减压阀2、气体流量计3、节流阀4、被测腔体5、压力计6、温度计7，所述气泵1的出气口通过第一导气管与气体流量计3的进气口连接，第一导气管上安装有减压阀2，所述气体流量计3的出气口通过第二导气管与被测腔体5的进气口连接，第二导气管上安装有节流阀4，所述被测腔体5内部与温度计7相连，所述被测腔体5内部与压力计6相连。

本发明的原理如下：

根据范德瓦尔斯气体状态方程：

(p+a/V²)(V－b)＝nRT (1)

式中的a和b是分别考虑了范氏气体分子之间有引力作用和分子占有一定体积而引进的范氏修正量，p为压强，T为温度，n为物质的量，V为体积，R为比例常数。

进一步地，可以通过压力计和温度计测出被测腔体内未充气时的压力p₁和温度T，根据范德瓦尔斯气体状态方程，可以得到方程式：

打气前：(p₁+a/V²)(V－b)＝n₁RT (2)

进一步地，按图1进行连接，打开气泵、减压阀和节流阀，对被测腔体充气，充气完成后，使用压力计测出被测腔体内的压力p₂，根据范德瓦尔斯气体状态方程，可以得到方程式：

打气后：(p₂+a/V²)(V－b)＝n₂RT (3)

进一步地，根据式(2)和式(3),可以得到不规则大容积腔体的大容积V,如下式

进一步地，通过气体流量计的读数可以得到气体流量Q，根据流量与物质的量的关系，可以得到方程式

n₂-n₁＝ρQt/M (5)

式中Q为气体流量计的读数，ρ为气体密度，t为充气时间，M为气体的摩尔质量。

根据上述公式，可以精确的计算得出不规则大容积腔体的大容积。

实施时的测量步骤如下：

S1:将***按图依次连接，使用压力计6测量被测腔体5内压力，记录读数p₁，使用温度计7测量被测腔体5内温度T。

S2：打开减压阀2、节流阀4，使用气泵1对被测腔体5进行充气。

S3：调节气体流量计3，使用压力计6测量被测腔体5内充气后的压力，记录气体流量计3的读数Q和压力计6的读数p₂。

S4：以式(4)和式(5)计算出被测腔体5的容积V。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用气体状态变化法测量不规则大容积方法，该方法使用气泵、减压阀、气体流量计、节流阀、压力计和温度计，这些器件的连接关系如下：

所述气泵的出气口通过第一导气管与气体流量计的进气口连接，第一导气管上安装有减压阀，所述气体流量计的出气口通过第二导气管与被测腔体的进气口连接，第二导气管上安装有节流阀，所述被测腔体内部安装有温度计和压力计；

其特征在于：

S1:使用压力计测量被测腔体内压力，记录读数P₁，使用温度计测量被测腔体内温度T；

S2：打开减压阀、节流阀，使用气泵对被测腔体进行充气；

S3：调节气体流量计，使用压力计和温度计测量被测腔体内充气后的压力，记录气体流量计的读数Q和压力计的读数P₂；

S4：计算出被测腔体的容积V；

其中，n₁为充气前被测腔体内物质的量，n₂为充气后被测腔体内物质的量，R为比例常数，b为考虑了范氏气体分子占有一定体积而引进的范氏修正量，n₂-n₁由气体流量计的读数Q计算得到。

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