Автоманометр: давление пара относительно контрольного вакуума

Я рассматриваю исторический автоманометр Хикмена как самостоятельный измерительный узел, использующий пар и дистиллят самой перегонки. Он позволяет сопоставить давление в паровой области дефлегматора с давлением в отдельно создаваемом контрольном объёме. Это важно там, где удалённый вакууметр не характеризует местное давление из-за сопротивления парового тракта.

Связи узлов

По Вайсбергеру, с. 410, пар из дефлегматора проходит вверх через небольшое сопло миниатюрного диффузионного насоса. Насос создаёт более низкое давление в контрольном вакуумном объёме. Этот объём соединён с дефлегматором V-образным манометром, который во время работы заполняется дистиллятом. Отдельный вакууметр измеряет давление контрольного объёма.

Таким образом, один канал измерения показывает разность давлений, другой задаёт опорное давление. Прибор встроен в работающую перегонную систему; называть его автономным устройством вне установки нельзя.

Что означает показание

Обозначим давление у дефлегматора P_д, контрольное давление P_к. Жидкостная ветвь показывает ΔP = P_д − P_к; поэтому P_д = P_к + ΔP. Улучшенный контрольный вакуум не равен идеальному нулю давления.

В идеализированной гидростатической модели ΔP ≈ ρgΔh, где ρ — плотность манометрической жидкости в соответствующих условиях, а Δh — вертикальная разность уровней. Это пояснение измерительного принципа, а не заявленная точность исторического автоманометра. Наклонная ветвь может увеличивать видимое перемещение мениска, но в гидростатическую формулу входит высота.

Ограничения и место измерения

• Я учитываю ненулевое опорное давление; одного перепада недостаточно для абсолютного давления.
• Жидкость здесь образуется из дистиллята: её плотность может зависеть от состава и температуры. Число делений нельзя универсально перевести в паскали без соответствующей информации.
• Измеряется давление связанной с манометром паровой области. Давление в кубе может отличаться из-за сопротивления колонны; автоманометр не устраняет этот перепад.
• Источник не даёт универсальных диапазона и погрешности. Современные метрологические характеристики NIST к этому историческому прибору не переносятся.

Независимое историческое подтверждение

По сохранённой прежней проверке, в экспериментальном отчёте Bureau of Mines 1938 года, с. 144–145, описан применявшийся Auto-vac fractionator Хикмена. Рис. 29 показывает паровую область, водоохлаждаемый диффузионный насос, линию к откачке и наклонную жидкостную ветвь между измеряемой и опорной областями. Текст связывает высоту конденсата с разностью давлений. Это подтверждает принцип другим первичным документом, но не устанавливает назначение неясного левого шара книжного рис. 15.

Связанные узлы

• Вакуумная перегонка
• Рост давления изолированного объёма: диагностика газовой нагрузки
• Давление по разные стороны перекрытого канала

Связанный самостоятельный аппарат: Жидкостный U-образный манометр.