一種集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液體飽和蒸汽壓測(cè)試系統(tǒng)，尤其涉及一種集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽液相變是自然界中的一種物態(tài)變化，在化工、能源動(dòng)力等許多工程領(lǐng)域都涉及到汽液相變過程，并可利用汽液相變的特點(diǎn)來進(jìn)行物質(zhì)的分離和傳熱。近年來，隨著材料科學(xué)的迅猛發(fā)展，各種新型工質(zhì)不斷涌現(xiàn)，而相關(guān)基礎(chǔ)熱物理性質(zhì)的數(shù)據(jù)十分缺乏，制約了新工質(zhì)的應(yīng)用及發(fā)展。飽和蒸汽壓是指在一定溫度下，密閉容器中液體氣化速度與氣體冷凝速度相等即液體和氣體達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)由蒸汽表現(xiàn)出來的壓力，是液體工質(zhì)開發(fā)與應(yīng)用不可或缺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。一定飽和蒸汽壓下，飽和液體變?yōu)轱柡蜌怏w所需要的熱量稱為汽化潛熱。相比單相液態(tài)或氣態(tài)工質(zhì)溫度變化所吸收或釋放的顯熱來說，汽化潛熱遠(yuǎn)大于單相工質(zhì)的顯熱。因此，利用工質(zhì)的汽化潛熱進(jìn)行熱量傳遞可以極大地提高工業(yè)生產(chǎn)中的熱交換效率，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。另外，準(zhǔn)確而又持續(xù)穩(wěn)定地控制生產(chǎn)溫度在工業(yè)上進(jìn)行傳熱過程時(shí)是非常困難的，而一定溫度壓力下發(fā)生的汽液相變又能很好的解決這一難點(diǎn)。總之，飽和蒸汽壓及汽化潛熱是汽液相變過程中的關(guān)鍵參數(shù)。飽和蒸汽壓與汽化潛熱不僅與液體工質(zhì)種類有關(guān)，也與溫度等條件有著重要聯(lián)系。目前，關(guān)于各種新工質(zhì)飽和蒸汽壓及汽化潛熱數(shù)據(jù)十分缺乏，如何準(zhǔn)確獲取相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)需亟待解決。
[0003]靜態(tài)法是目前較為普遍的測(cè)定液體飽和蒸氣壓的方法，基于靜態(tài)法的傳統(tǒng)液體飽和蒸汽壓測(cè)量裝置如圖1所示，主要由水浴槽1、平衡管2、緩沖瓶3、抽氣瓶4、第一三通閥5、第二三通閥6、第三三通閥8、溫度計(jì)7、冷凝管9、攪拌棒10和壓力計(jì)11構(gòu)成，這種測(cè)量裝置可直接測(cè)定液面上方蒸汽壓力，測(cè)量數(shù)據(jù)誤差相比其他方法較小，并適用于溫度范圍較大的液體工質(zhì)飽和蒸汽壓的測(cè)量。然而，這種測(cè)量裝置存在以下缺陷:
[0004]第一，平衡管操作困難:原有平衡管在加入待測(cè)樣品時(shí)，需要少量經(jīng)多次加入，液體不能夠自動(dòng)進(jìn)入儲(chǔ)液球，需要通過對(duì)儲(chǔ)液球進(jìn)行加熱冷卻處理以使待測(cè)樣品進(jìn)入儲(chǔ)液球，由于平衡管管徑細(xì)，會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)空氣較難排盡，測(cè)定數(shù)據(jù)不精確，同時(shí)易引起工質(zhì)倒吸，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失?。涣硗?，清洗平衡管也存在很大的困難。
[0005]第二，壓力系統(tǒng)控制困難:液體上方的氣體壓力測(cè)量需在較高真空條件下進(jìn)行，若液體上方殘存雜質(zhì)氣體，將使液體飽和蒸氣壓測(cè)定值產(chǎn)生較大偏差，因而對(duì)裝置的密閉性有較高要求；傳統(tǒng)測(cè)量裝置各接頭處密閉性較差，很難將空氣排盡；另外，使用三通閥進(jìn)行氣路控制，穩(wěn)定性較差，壓力控制不穩(wěn)定導(dǎo)致液面平衡時(shí)間極短，往往會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)期間液面就已經(jīng)發(fā)生改變，從而引起測(cè)量誤差。
[0006]第三，溫控能力較弱:傳統(tǒng)測(cè)量裝置的恒溫水浴槽由于結(jié)構(gòu)過于簡單，熱均勻性差，且工作方式為單向加熱，自然降溫的冷卻效率較低；測(cè)溫采用溫度計(jì)肉眼讀數(shù)方式，誤差較大。
[0007]第四，測(cè)量裝置各部件分散，體積龐大，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)都需要取下各連接處進(jìn)行密封處理，操作繁瑣，密閉性差。
[0008]第五，測(cè)量裝置缺少汽化潛熱測(cè)試部件，僅能對(duì)液體飽和蒸汽壓進(jìn)行測(cè)量，不能同時(shí)測(cè)量汽化潛熱，測(cè)試功能單一，使得液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱往往是各自在獨(dú)立的測(cè)量平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本都較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種測(cè)量精度高、加工成本低的集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0011]一種集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，包括液池系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、加熱冷凝系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，所述液池系統(tǒng)包括反應(yīng)容器和工質(zhì)貯液球，所述抽氣系統(tǒng)包括復(fù)合式真空計(jì)和真空泵，所述溫控系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、電動(dòng)機(jī)、攪拌器、加熱管、調(diào)壓器和恒溫水浴槽，所述加熱冷凝系統(tǒng)包括冷媒貯液球、冷液泵、功率計(jì)量儀、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、冷凝器和加熱片，所述測(cè)量系統(tǒng)包括壓力傳感器、稱重儀、數(shù)據(jù)采集記錄儀和溫度傳感器；所述蒸發(fā)器、所述攪拌器、所述加熱管和所述溫度傳感器和封閉的所述反應(yīng)容器均置于所述恒溫水浴槽內(nèi)，所述壓縮機(jī)與所述蒸發(fā)器連接并用于降溫，所述電動(dòng)機(jī)與所述攪拌器連接并用于攪拌，所述調(diào)壓器與所述加熱管連接并用于加熱，所述工質(zhì)貯液球與所述反應(yīng)容器相通連接且其連接管上安裝有控制閥門，所述真空泵與所述反應(yīng)容器連接并用于抽真空，所述復(fù)合式真空計(jì)用于檢測(cè)所述真空泵的真空度，所述溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)所述恒溫水浴槽內(nèi)的水浴溫度；所述加熱片置于所述反應(yīng)容器內(nèi)的下層，所述冷凝器和所述壓力傳感器均置于所述反應(yīng)容器內(nèi)的上層，所述可調(diào)直流穩(wěn)壓電源通過所述功率計(jì)量儀與所述加熱片連接并用于加熱，所述冷媒貯液球通過所述冷液泵與所述冷凝器連接并用于提供冷量以維持所述反應(yīng)容器內(nèi)的飽和蒸汽壓，所述壓力傳感器用于測(cè)量所述反應(yīng)容器內(nèi)的飽和蒸汽壓力，所述溫度傳感器的信號(hào)輸出端和所述壓力傳感器的信號(hào)輸出端分別與所述數(shù)據(jù)采集記錄儀的信號(hào)輸入端連接，所述稱重儀置于所述反應(yīng)容器的下方并用于測(cè)量所述反應(yīng)容器的重量。
[0012]作為優(yōu)選，所述液池系統(tǒng)、所述抽氣系統(tǒng)、所述溫控系統(tǒng)、所述加熱冷凝系統(tǒng)和所述測(cè)量系統(tǒng)均置于一個(gè)殼體內(nèi)。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
[0014]本發(fā)明所述集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)可對(duì)液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量，壓力控制穩(wěn)定、溫控能力強(qiáng)且一體集成性高、操作簡便，極大地減少了實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了系統(tǒng)測(cè)試功能；具體表現(xiàn)為:
[0015](I)本發(fā)明設(shè)計(jì)了封閉的反應(yīng)容器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平衡管及壓力控制系統(tǒng)，并配有液池系統(tǒng)和抽氣系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)容器內(nèi)空氣的排盡，待測(cè)工質(zhì)可一次性注入，工質(zhì)不易發(fā)生倒吸，操作方便，壓力控制穩(wěn)定；同時(shí)，由于采用模塊化設(shè)計(jì)，反應(yīng)容器也便于清洗；
[0016](2)本發(fā)明在傳統(tǒng)測(cè)試裝置基礎(chǔ)上改進(jìn)了恒溫水浴槽和加熱裝置，增加了冷卻裝置，配置了強(qiáng)制對(duì)流換熱部件即攪拌器，提升了溫控能力及精度；
[0017](3)本發(fā)明采用整體集成設(shè)計(jì)，減小了測(cè)試系統(tǒng)的零散性，增強(qiáng)了測(cè)試系統(tǒng)的密閉性能，提升了實(shí)驗(yàn)可操作性；
[0018](4)本發(fā)明在反應(yīng)容器內(nèi)的下層即液層內(nèi)預(yù)埋加熱片，在反應(yīng)容器內(nèi)的上層即氣體層內(nèi)安裝冷凝器，使本測(cè)試系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)氣體潛熱的測(cè)量，完善了測(cè)試功能。
【附圖說明】
[0019]圖1是基于靜態(tài)法的傳統(tǒng)液體飽和蒸汽壓測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明所述集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0022]如圖2所示，本發(fā)明所述集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，包括均置于一個(gè)殼體20內(nèi)的液池系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)、