Density and viscosity measurement of high-pressure liquids using a quartz crystal resonator

使用石英晶体谐振器测量高压液体的密度和粘度

基本信息

批准号：
21K04760
负责人：
山脇浩
金额：
$ 1.75万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題では、水晶振動子センサーにより高圧力下での粘度と密度を求める手法を開発し、バイオディーゼル燃料の主成分である脂肪酸メチルエステル類等に適用して、高圧下での物性(粘度、密度など)を評価することを目的としている。昨年度、水晶振動子の共振ピーク幅の変化から、ブロモベンゼンに対して293, 313, 333 Kにおける400MPaまでの粘度の圧力依存性を測定したが、今年度　これらの測定の結果をまとめ、論文として発表した。過去の文献で、水晶振動子表面に液体をトラップする凸凹を付け、ここにトラップされた液体が振動子の振動に追随して動き、付加質量として働くことが知られている。今年度は、溝を表面加工した水晶振動子と、表面加工していない水晶振動子の間の共振周波数の差から、密度を求めることを　まず試みた。比較的粘性の高い脂肪酸エステル類では共振ピークはブロードであり、高圧セル中では信号強度も弱いため測定自体　困難であることがわかった。この手法ではトラップされる液体の量が少なく、付加質量によるピークシフト量も誤差による変動範囲に収まってしまう。そこで、密度の圧力依存性は、もっと直接的に試料体積の変化量から求める手法を試みた。ピストンシリンダー高圧発生装置のピストンの進みから体積変化を求め、テフロン試料セル自体の変形量を参照液体を用いて算出し補正することで、±1%程度の不確かさで密度を求めることができた。この手法によりラウリン酸メチルとリノール酸メチルの密度の圧力依存性を求めることができた。

在该项目中，我们开发了一种使用石英晶体传感器测定高压下粘度和密度的方法，并将其应用于生物柴油燃料的主要成分脂肪酸甲酯等，以确定物理性质（粘度）、密度等），目的是评价密度（例如密度）。去年，我们根据晶体谐振器谐振峰宽度的变化，测量了 293、313 和 333 K 下高达 400 MPa 的溴苯粘度的压力依赖性。今年，我们总结了这些测量结果并发表了以论文形式公布。在过去的文献中，已知晶体谐振器的表面设有捕获液体的凹部和凸部，并且捕获在那里的液体随着谐振器的振动而移动并充当附加质量。今年，我们首先尝试根据具有凹槽表面的晶体谐振器和未经表面处理的晶体谐振器之间的谐振频率差异来确定密度。发现测量本身很困难，因为相对高粘度的脂肪酸酯的共振峰很宽并且在高压池中信号强度很弱。利用该方法，捕集的液体量小，并且由于添加质量而引起的峰值移动量落入由于误差而引起的波动范围内。因此，我们尝试了一种方法来更直接地根据样品体积的变化量确定密度的压力依赖性。通过确定活塞缸高压发生器中活塞前进引起的体积变化，然后使用参考液体计算和校正特氟龙样品池本身的变形量，我们能够用以下公式确定密度：不确定度约为±1%。使用这种方法，我们能够确定月桂酸甲酯和亚油酸甲酯的密度与压力的关系。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Dependence of the Viscosity of Bromobenzene on Pressure up to 400 MPa

溴苯粘度对压力的依赖性，最高可达 400 MPa

DOI：
10.1007/s10765-022-03051-8
发表时间：
2022
期刊：
International Journal of Thermophysics
影响因子：
2.2
作者：
山崎皓平;大角義浩;吉田昌弘;武井孝行;Yamawaki Hiroshi
通讯作者：
Yamawaki Hiroshi

山脇のwebページ --- 科研費課題

山胁的网页——科学研究补助金

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

水晶振動子の共振ピーク幅による高圧液体の粘性測定

使用晶体振荡器的共振峰宽度测量高压液体的粘度

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
G. Cai;W. Katsumata;I. Okajima;T. Sako;T. Funazukuri;C. Y. Kong;岩崎楓，吉田剛，大越昌幸;山脇浩
通讯作者：
山脇浩

Infrared spectra of the β and γ phases of oleic acid under high pressure

高压下油酸β相和γ相的红外光谱

DOI：
10.1016/j.saa.2021.120290
发表时间：
2022
期刊：
Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy
影响因子：
0
作者：
Yamawaki Hiroshi;Fujihisa Hiroshi
通讯作者：
Fujihisa Hiroshi

材料構造・物性研究グループ --- 計測技術

材料结构/物理性能研究组---测量技术

DOI：
发表时间：
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影响因子：
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作者：
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通讯作者：
山脇浩

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通讯作者：
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发表时间：
2005
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作者：
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通讯作者：
山脇浩