一种纯液体饱和蒸汽压的自动测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种纯液体饱和蒸汽压的自动测量装置，包括真空泵、阀塞、两位三通电磁阀、玻璃导管、缓冲瓶、烧杯、冷凝管、平衡管组件、压力传感器、温度传感器、水池、水泵驱动单元、压力监测模块、测温模块、PWM控制单元、真空泵驱动单元、电磁铁驱动单元、加热器、MCU单元。该装置能够自动进行气路切换、测温控温、判定实验状态并完成温度和压力数据采集和分析。

【技术实现步骤摘要】
一种纯液体饱和蒸汽压的自动测量装置
本技术涉及一种测量技术，特别是一种纯液体饱和蒸汽压的自动测量装置。
技术介绍
通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为1atm(101.325kPa)时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；ΔvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。假定ΔvapHm与温度无关，或因温度范围较小，ΔvapHm可以近似作为常数，积分上式，得：其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为由斜率可求算液体的ΔvapHm。静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图6所示：平衡管由A球和U型管B、C组成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压力计相连。A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的(即A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。实验步骤1.开通小流量的冷却水。开通DP-A精密数字压力计的电源，预热。认识系统中各旋塞的作用。开启进气旋塞(逆时针旋转“平衡阀2”)使系统与大气相通。读取大气压力p0，以后每半小时读一次。2.按动DP-A精密数字压力计的“采零”按键，使读数为0。系统检漏：开启真空泵，2分钟后开启抽气旋塞(逆时针旋转“平衡阀门1”)，关闭进气旋塞(平衡阀门2)，使系统减压至压力计读数约为－85kPa，关闭抽气旋塞(平衡阀门1)。系统若在5分钟之内压力计读数基本不变，则说明系统不漏气。3.打开玻璃恒温浴“加热器”开关，置于“强加热”、“慢搅拌”，同时接通SWQP型数字控温仪的电源，显示屏的右下部得“置数”红灯亮，按动×10和×1按钮，使“设定温度”至40.00℃按动“工作/置数”使水浴升温。4.水浴温度升至40.00℃后加热方式改为“弱”，稳定5分钟。缓慢旋转进气旋塞(平衡阀门2)，使平衡管中二液面等高，读取DP-A精密数字压力计和水浴的温度，记录。5.分别测定45、50、53、56、58、60、62、64℃时液体的饱和蒸气压。以上操作基本上通过手工方式完成实验操作和测量，其存在问题是多次重复操作效率低且容易出错；采用玻璃恒温浴来进行温度控制，时间较长，有一定的误差，存在灵敏度不高等问题；数据采集与分析由人工完成，操作周期长，效率低，出现问题需要事后处理，实验过程数据不能实时采集、处理、分析和显示，整个实验过程远远落后于现代实验方法和测量技术。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种纯液体饱和蒸汽压的自动测量装置，能够自动进行气路切换、测温控温、判定实验状态并完成温度和压力数据采集和分析，可大大提高实验过程的自动化程度和实验数据准确性，简化了操作，显示直观，提高了实验效果。一种纯液体饱和蒸汽压的自动测量装置，包括真空泵、阀塞、两位三通电磁阀、玻璃导管、缓冲瓶、烧杯、冷凝管、平衡管组件、压力传感器、温度传感器、水池、水泵驱动单元、压力监测模块、测温模块、PWM控制单元、真空泵驱动单元、电磁铁驱动单元、加热器、MCU单元；其中烧杯中盛装水；温度传感器、加热器、平衡管组件置于烧杯中；测温模块与温度传感器、加热器连接；PWM控制单元与加热器连接；平衡管组件包括A球、B球、C球以及连接A球和B球的单端球形管、连接B球和C球的双端球形U型管、连接C球的玻璃直管，玻璃直管还与压力传感器和缓冲瓶连接；冷凝管套于玻璃直管上且进水口与水泵连接且出水口置于水池内；水泵置于水池内；水泵驱动单元与水泵连接；压力监测模块与压力传感器连接；真空泵与两位三通电磁阀第一端口连接；阀塞与两位三通电磁阀第二端口连接；玻璃导管一端与两位三通电磁阀第三端口连接且另一端与缓冲瓶连接；真空泵驱动单元与真空泵连接；电磁铁驱动单元与两位三通电磁阀的电磁线圈连接；MCU单元分别与水泵驱动单元、压力监测模块、测温模块、PWM控制单元、真空泵驱动单元、电磁铁驱动单元连接。采用上述装置，装置还包括与MCU单元连接的LCD显示单元、键盘。本技术相比现有技术具有以下优点：(1)本专利技术温度传感器和压力检测装置，可同步自动完成压力-温度数据的测量，而无需进行手工调节；利用MCU单元对温度传感器反馈的温度数据进行分析和处理，然后通过PWM驱动单元对加热装置进行闭环控制，对烧杯内水的温度控制更加准确。(2)本技术利用LCD显示屏能及时显示温度等数据；利用键盘输入实验参数控制实验的过程。(3)本技术纯液体饱和蒸气压的自动测量装置能准确、有序地自动进行实验操作并完成数据采集、分析和显示，提高了对温度控制的精度，实验过程更加方便，操作更加简单，极大地提高了实验效率；且由于实验测试任务自动化进行，可以提高实验的准确性，将实验人员从繁琐的工作中解脱出来投入更多精力对实验结果进行分析和研究；保障了每次实验结果和执行内容的一致性，从而达到了实验的可重复性和准确性。下面结合说明书附图对本技术作进一步描述。附图说明图1为本技术纯液体饱和蒸气压的自动测量装置的结构示意图。图2为本技术出液体饱和蒸气压的自动测量装置的系统框图。图3为图1中平衡管组件的结构示意图。图4为压力测量的信号调理电路示意图。图5为空气相对压力系数的lnp-1/t曲线图。图6为现有技术示意图。具体实施方式如图1所示，本技术测测纯液体饱和蒸气压的自动实验装置包括：真空泵1、阀塞2、两位三通电磁阀3、玻璃导管4、缓冲瓶5、烧杯6、冷凝管7、平衡管组件8、硅压力传感器9、温度传感器10、压力检测装置13、水泵12、测温模块14、PWM控制单元15、真空泵驱动单元16、电磁铁驱动单元17、加热器18。如图2所示，本技术测纯液体饱和蒸汽压的自动实验系统包括：MCU单元20、LCD显示单元21、键盘22。MCU单元20具有PWM输出、SPI通讯及相关功能，且具有数据掉电保护功能。其中PWM输出是一个占空比动态调节的过程，SPI通讯可连续测量温度信号。如图3所示，平衡管组件8包括A球、B球、C球以及连接A球和B球的单端球形管95、连接B球和C球的双端球形U型管93、连接C球的玻璃直管91，玻璃直管91还与压力传感器9和缓冲瓶5连接，管与球之间连接处套有橡皮管92。压力测量的信号调理电路如图4所示。烧杯4用来存放水。温度传感器10竖直插入烧杯6中，温度传感器10的温度信号输出与测温模块14的输入相连。加热器件18斜插入烧杯底部，加热器18的输入与PWM驱动单元15输出相连。MCU单元20输入端与测温模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯液体饱和蒸汽压的自动测量装置，其特征在于，包括真空泵(1)、阀塞(2)、两位三通电磁阀(3)、玻璃导管(4)、缓冲瓶(5)、烧杯(6)、冷凝管(7)、平衡管组件(8)、压力传感器(9)、温度传感器(10)、水池(11)、水泵驱动单元(12)、压力监测模块(13)、测温模块(14)、PWM控制单元(15)、真空泵驱动单元(16)、电磁铁驱动单元(17)、加热器(18)、MCU单元(20)；其中烧杯(6)中盛装水，温度传感器(10)、加热器(18)、平衡管组件(8)置于烧杯(6)中，测温模块(14)与温度传感器(10)、加热器(18)连接，PWM控制单元(15)与加热器(18)连接，平衡管组件(8)包括A球、B球、C球以及连接A球和B球的单端球形管(95)、连接B球和C球的双端球形U型管、连接C球的玻璃直管(91)，玻璃直管(91)还与压力传感器(9)和缓冲瓶(5)连接，冷凝管(7)套于玻璃直管(91)上且进水口与水泵连接且出水口置于水池(11)内，水泵置于水池(11)内，水泵驱动单元(12)与水泵连接，压力监测模块(13)与压力传感器(9)连接，真空泵(1)与两位三通电磁阀(3)第一端口连接，阀塞(2)与两位三通电磁阀(3)第二端口连接，玻璃导管(4)一端与两位三通电磁阀(3)第三端口连接且另一端与缓冲瓶(5)连接，真空泵驱动单元(16)与真空泵(1)连接，电磁铁驱动单元(17)与两位三通电磁阀(3)的电磁线圈连接，MCU单元(20)分别与水泵驱动单元(12)、压力监测模块(13)、测温模块(14)、PWM控制单元(15)、真空泵驱动单元(16)、电磁铁驱动单元(17)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种纯液体饱和蒸汽压的自动测量装置，其特征在于，包括真空泵(1)、阀塞(2)、两位三通电磁阀(3)、玻璃导管(4)、缓冲瓶(5)、烧杯(6)、冷凝管(7)、平衡管组件(8)、压力传感器(9)、温度传感器(10)、水池(11)、水泵驱动单元(12)、压力监测模块(13)、测温模块(14)、PWM控制单元(15)、真空泵驱动单元(16)、电磁铁驱动单元(17)、加热器(18)、MCU单元(20)；其中烧杯(6)中盛装水，温度传感器(10)、加热器(18)、平衡管组件(8)置于烧杯(6)中，测温模块(14)与温度传感器(10)、加热器(18)连接，PWM控制单元(15)与加热器(18)连接，平衡管组件(8)包括A球、B球、C球以及连接A球和B球的单端球形管(95)、连接B球和C球的双端球形U型管、连接C球的玻璃直管(91)，玻璃直管(91)还与压力传感器(9)和缓冲瓶(5)连接，冷凝管(7)套于玻璃直管(91)上且进水口与水泵连接且出水口置于水池(11)内，水泵置于水池(11)内，水泵驱动单元(12)与水泵连接，压力监测模块(13)与压力传感器(9)连接，真空泵(1)与两位三通电磁阀(3)第一端口连接，阀塞(2)与两位三通电磁阀(3)第二端口连接，玻璃导管(4)一端与两位三通电磁阀(3)第三端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓阳，丁龙刚，江国栋，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32