双毛细管粘度计的深入研究

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热力学温度能反应客观世界的真实温度，为制定国际温标奠定了基础，测量热力学温度的方法包括：声学温度计测温法、噪声温度计测温法以及全辐射温度计测温法等。声学基准测温法是测量中低温区热力学温度不确定度最小的方法，中国计量科学研究院采用圆柱型共鸣腔建立声学温度计来测量热力学温度，其中圆柱的热和粘性边界层修正是声学温度计测量不确定度最主要的来源之一，而决定这些边界层的参数就是工质在理想气体状态下的输运性质（粘度和导热系数）。
　　以双毛细管粘度计原理和氦气的“从头算”理论为基础，研究了相关的实验方法和实验装置的原理与关键技术，整套实验装置包括恒温槽和温度测量系统、压力系统、流量控制系统以及数据采集系统等，建立了测量气体在理想气体状态下的输运性质的装置。在对粘度进行测量之前，利用小流量模型对毛细管的内径进行精确的测量。在测量的过程中会受到很多非理想因素的干扰，尤其受离心修正的影响比较大，为了精确的计算粘度及导热系数，需要对这些非理想因素进行修正。
　　用初步建立的实验装置测量的气体粘度不确定度比较大，达到0.3%，所以本文主要对实验过程中影响测量结果的一些因素进行了深入研究，分析了气体流经管路的内径、De数的范围、以及进口压力对实验测量的影响规律，研究了不同实验条件下测量流量的一致性，获得了优化的实验流程和方法，改进了实验装置。采用氩气作为工质气体，测量氩气的粘度不确定度达到0.019%，将测量的结果与文献数据及理论计算值进行了比较，发现有很好的一致性，是目前为止与理论计算值最接近的实验结果，同时也检验了实验装置的可靠性。
　　测量了氪气、氙气在240K~400K理想气体状态下的粘度。对其不确定度进行分析，氪气、氙气测量粘度的相对标准不确定度分别为0.034%、0.026%。获得了240K~400K范围内Kr和Xe在理想气体状态下输运性质的数据，为这些气体热物性的研究提供依据，同时也为下一步测量高温400K~700K输运性质的研究奠定了重要基础。

著录项

作者
车晋;
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作者单位

河北大学;

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授予单位河北大学;
学科光学
授予学位硕士
导师姓名李晓苇,张金涛,林鸿;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TQ056.16;
关键词
双毛细管粘度计; 热力学温度; 流量控制系统; 离心修正;

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