基于Burnett法所開(kāi)發(fā)的PVT測(cè)試系統(tǒng)，主要包括PVT測(cè)量裝置、溫度測(cè)量系統(tǒng)、壓力測(cè)量系統(tǒng)、自動(dòng)控溫系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及自動(dòng)化測(cè)試分析軟件，可實(shí)現(xiàn)氣相PVT的自動(dòng)測(cè)量。

詳細(xì)介紹

PVT測(cè)試系統(tǒng) >> DM1000系列

DM1000系列是基于Burnett法的高精度氣相,可實(shí)現(xiàn)溫度、壓力的自動(dòng)化測(cè)試和溫度的自動(dòng)控制。

★ 自動(dòng)控溫：波動(dòng)度小于±50 mK/15 min；

★ 自動(dòng)測(cè)溫：測(cè)量不確定度小于±50 mK；

★ 自動(dòng)測(cè)壓：測(cè)量不確定度小于±30 kPa；

★ 自動(dòng)計(jì)算：自動(dòng)計(jì)算被測(cè)樣品的密度值；

基于Burnett法開(kāi)發(fā)的，可實(shí)現(xiàn)溫度、壓力的自動(dòng)化測(cè)試和溫度的自動(dòng)控制，結(jié)合公司自行開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)分析軟件，能夠直接獲得被測(cè)物質(zhì)的PVT性質(zhì)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)由溫度測(cè)量系統(tǒng)、壓力采集系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、PVT測(cè)試裝置、真空系統(tǒng)以及自動(dòng)化測(cè)試分析軟件組成。

測(cè)量方法

氣相PVT性質(zhì)測(cè)量的方法主要有定容法、變?nèi)莘?、Burnett法和Burnett-定容法等。

其中，定容法的測(cè)量原理和實(shí)現(xiàn)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化，但由于天平稱量、真空及實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)等條件的限制，難以實(shí)現(xiàn)容器體積的高精度標(biāo)定，不適合低密度下PVT性質(zhì)的測(cè)量，因此在高精度的氣相PVT性質(zhì)測(cè)量中，目前已經(jīng)很少采用。對(duì)于變?nèi)莘ǘ?，同樣也存在?biāo)定體積問(wèn)題，而且測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，實(shí)際測(cè)量中很少采用。

Burnett法（等溫膨脹法）和Burnett-定容法是當(dāng)前使用zui普遍的兩種方法，都避免了容器體積標(biāo)定和質(zhì)量稱量，可以實(shí)現(xiàn)高精度的氣相PVT性質(zhì)測(cè)量。相比而言，Burnett法的測(cè)量精度高且可獲得高精度的維里系數(shù)，但測(cè)量過(guò)程相對(duì)復(fù)雜不易實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化，且需要消耗較多的樣品，而B(niǎo)urnett-定容法則綜合了Burnett法和定容法的優(yōu)點(diǎn)，但犧牲了部分測(cè)量精度。

測(cè)量原理

開(kāi)發(fā)的基于Burnett法。Burnett法是美國(guó)學(xué)者Burnett S.E.在1936年提出的，隨后有許多研究人員對(duì)其測(cè)量和數(shù)據(jù)處理的方法進(jìn)行了深入研究，目前已經(jīng)非常成熟。其基本的思路是：通過(guò)等溫膨脹的方法，測(cè)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(jì)算得到相應(yīng)的氣體密度，因不需要測(cè)量容積的體積標(biāo)定和氣體質(zhì)量的稱量，因而可以實(shí)現(xiàn)較高的實(shí)驗(yàn)測(cè)量精度。

下圖是Burnett法的實(shí)驗(yàn)原理圖，可知它的實(shí)驗(yàn)本體主要由兩個(gè)容器構(gòu)成，一個(gè)為主容器，容積為V_A，另一個(gè)為膨脹容器，容積為V_B，容器間通過(guò)閥門(mén)連接，為了保證是等溫膨脹，整個(gè)裝置處于恒溫環(huán)境中，通過(guò)主容器向膨脹容器的膨脹放氣就可以實(shí)現(xiàn)氣體壓縮因子的測(cè)量。

Burnett法的實(shí)驗(yàn)原理圖

主要特點(diǎn)

★ 溫度、壓力的自動(dòng)控制和測(cè)量；

★ 溫度控制系統(tǒng)波動(dòng)度小于±50 mK/15 min；

★ 溫度的測(cè)量不確定度小于±50 mK；

★ 壓力的測(cè)量不確定度小于±30 kPa；

★ 該系統(tǒng)還可以進(jìn)行拓展，只要配備其他熱物性測(cè)試裝置，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的熱物性測(cè)試。

產(chǎn)品性能

★ 自動(dòng)溫度控制：采用PVT Measurement測(cè)試軟件，可設(shè)定溫度、并自動(dòng)控制溫度到設(shè)定值；

★ 自動(dòng)壓力控制：采用PVT Measurement測(cè)試軟件，可自動(dòng)控制壓力測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)平衡壓力；

★ 自動(dòng)壓力、溫度測(cè)量：采用PVT Measurement測(cè)試軟件，自動(dòng)記錄各狀態(tài)的溫度、壓力值；

★ 自動(dòng)計(jì)算密度：采用PVT Analisys軟件，輸入實(shí)驗(yàn)獲得的一系列溫度壓力值，可自動(dòng)計(jì)算被測(cè)樣品的密度值。

技術(shù)參數(shù)

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(chǔ)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?；蚱髽I(yè)的一般測(cè)試需求。

DM1010采用高精度的溫度測(cè)量系統(tǒng)、壓力測(cè)量系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。全量程范圍內(nèi)波動(dòng)度小于±30 mK/15 min；溫度測(cè)量不確定度小于±10 mK；壓力測(cè)量不確定度小于±10kPa。

DM1020是zui為高級(jí)的一套系統(tǒng)。采用更高精度的溫度測(cè)量系統(tǒng)、壓力測(cè)量系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，其zui大特點(diǎn)在于溫度和壓力的高精度控制與測(cè)試。全量程范圍內(nèi)波動(dòng)度小于±10 mK/15 min，可達(dá)±5 mK/15 min；同時(shí)具有相當(dāng)高的測(cè)量不確定度，溫度測(cè)量不確定度小于±5 mK；壓力測(cè)量不確定度小于±2kPa。

同時(shí)，DM1000系列測(cè)量系統(tǒng)均可以進(jìn)行拓展，只要配備其它熱物性測(cè)試裝置，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的熱物性測(cè)試。

系統(tǒng)組成

PVT測(cè)試系統(tǒng)主要包括PVT測(cè)量裝置、溫度測(cè)量系統(tǒng)、壓力測(cè)量系統(tǒng)、自動(dòng)控溫系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及自動(dòng)化測(cè)試分析軟件。各部分配件如下所示。

PVT測(cè)量裝置

PVT測(cè)量裝置基于Burnett法，實(shí)驗(yàn)主體主要由兩個(gè)容器組成，一個(gè)為主容器，一個(gè)為膨脹容器。通過(guò)主容器向膨脹容器放氣實(shí)現(xiàn)氣體壓縮因子的測(cè)量，然后利用氣體壓縮因子的定義計(jì)算氣體的密度，不需要測(cè)量容器的體積標(biāo)定和氣體質(zhì)量的稱量，即可實(shí)現(xiàn)較高的實(shí)驗(yàn)測(cè)量精度。

同時(shí)該裝置可以實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制和壓力數(shù)據(jù)采集。

溫度測(cè)量系統(tǒng)

在流體PVT測(cè)量研究中，溫度場(chǎng)的控溫、測(cè)溫都是非常重要的。DM1000 PVT測(cè)量系統(tǒng)配備的測(cè)溫系統(tǒng)，根據(jù)不同的測(cè)溫要求配備了不同精度的測(cè)溫模塊，其中DM1000\ DM1010配備的測(cè)溫精度優(yōu)于±0.01℃；而DM1020配備的測(cè)溫精度優(yōu)于±0.001℃

自動(dòng)控溫系統(tǒng)

在流體的各種物性測(cè)量中，溫度場(chǎng)的穩(wěn)定度都是非常重要的，而流體的PVT測(cè)量中，對(duì)于溫度場(chǎng)的敏感性相對(duì)于其他物性更是突出，因此必須保證溫度波動(dòng)度足夠小。

DM1000 PVT測(cè)量系統(tǒng)配備的自動(dòng)控溫系統(tǒng)，溫度范圍廣，控溫精度高，可用于-30 ~ 120 ℃范圍內(nèi)流體表面張力的研究，且具有良好的溫度穩(wěn)定性（± 0.01~ 0.02 ℃）。可以通過(guò)屏幕設(shè)置溫度，也可以通過(guò)測(cè)試軟件進(jìn)行溫度設(shè)置和控制（PVT Measurement）。

真空系統(tǒng)

在DM1000 PVT測(cè)量系統(tǒng)組成中，樣品容器的清潔是由真空系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其真空度可以達(dá)到10Pa以下。該系統(tǒng)真空度高、操作方便、可直接讀取系統(tǒng)真空度，使用人員在不需要了解真空泵、真空計(jì)等真空儀器的情況下，就可以很方便快捷的進(jìn)行使用。

自動(dòng)測(cè)試分析軟件

PVT測(cè)試軟件包括PVT Measurement測(cè)試軟件和PVT Analysis數(shù)據(jù)分析軟件，是由西安夏溪電子科技有限公司自主研發(fā)的基于Burnett法的PVT測(cè)試系統(tǒng)軟件，可用于全自動(dòng)測(cè)量物質(zhì)的溫度、壓力，并計(jì)算得到物質(zhì)密度，具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、測(cè)量速度快和適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。PVT測(cè)試軟件的主要功能包括：自動(dòng)控溫、自動(dòng)測(cè)溫、自動(dòng)控壓、自動(dòng)測(cè)壓、數(shù)據(jù)管理、密度擬合、N值標(biāo)定、數(shù)據(jù)分析等。

利用PVT1020型，對(duì)溫度為298~353 K、壓力為74~2040 kPa區(qū)間的二甲醚氣相PVT性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)量。所得的二甲醚氣相PVT實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分布如下圖示：

圖1 二甲醚氣相PVT性質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的P-T圖

根據(jù)儀器常數(shù)標(biāo)定法，擬合得到了二甲醚的維里系數(shù)：

表1 二甲醚的維里系數(shù)

將上述二甲醚第二、第三維里系數(shù)擬合成為有關(guān)的方程，并得到了二甲醚的氣體維里狀態(tài)方程

為了驗(yàn)證方程的可靠性，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與方程計(jì)算結(jié)果的偏差進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明：用溫度和氣相密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到的壓力值與壓力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均偏差為0.10％，zui大偏差為0.40％；用溫度和壓力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到氣相密度值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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。