一种饱和蒸气压测量装置及方法制造方法及图纸

一种饱和蒸气压测量装置及方法，先启动半导体片将石英玻璃管温度降至最低，抽真空后，直接与气相待测流体相连，通过气相待测流体冷凝在石英玻璃管中，待石英玻璃管内待测流体的高度为石英玻璃管高度的20％‑80％时停止加入待测液体，改变温度控制器的设置温度，调整均热金属块的温度，进而控制石英玻璃管内待测流体的温度，当压力传感器和温度传感器输出信号稳定时，获得待测流体的温度和对应的饱和蒸气压。本发明专利技术仅需要5‑10分钟即可完成整个升降温和测量过程，大大缩短传统实验中恒温槽控温等待的时间，提高测量的效率。本发明专利技术不需要另外配备恒温槽循环浴，进样过程可由自带的半导体片制冷功能实现，可节省实验台成本和实验室空间。

Apparatus and method for measuring saturated vapor pressure

A saturated vapor pressure measuring device and method, semiconductor chip will start the quartz glass tube to the lowest temperature, vacuum, gas and other fluid is measured directly, through the gas-phase measured fluid condensed in a quartz glass tube, quartz glass tube to be measured fluid height to stop adding liquid to be tested quartz glass 80% 20% height, changing the temperature controller to set the temperature, adjust the heat temperature of metal block, then control the quartz glass tube to measure the temperature of the fluid, when the pressure sensor and the temperature sensor output signal stability, obtain the saturated vapor pressure of fluid temperature is to be measured and the corresponding. The invention only needs 5 10 minutes to complete the whole lifting moderate measurement process, greatly shorten the waiting thermostat temperature control in the traditional experiment time, improve the measurement efficiency. The invention does not need to be equipped with a constant temperature bath, and the sampling process can be realized by the refrigeration function of the self contained semiconductor chip, so as to save the cost of the experimental table and the laboratory space.

【技术实现步骤摘要】
一种饱和蒸气压测量装置及方法
本专利技术涉及一种流体的热物性测量，特别涉及一种饱和蒸气压测量装置及方法，可以用于能源动力类与热力学相关专业课程实验的教学，也可以用于工业和科研中流体工质饱和蒸气压的测量。
技术介绍
饱和蒸气压是流体最重要的热物理性质之一，饱和蒸气压数据是能源化工领域首要获取的参数之一，对于热力循环及化工过程计算等都具有重要意义。饱和蒸气压测量装置可用于科学研究、工业过程测量，也可用于高校与热力学相关课程的实验教学。其中，科研测量装置结构复杂，对温度和压力测量的要求极高，操作步骤非常繁琐，价格也极其昂贵。在国内高校的实验教学中，所使用的测量装置多为玻璃仪器结构，而玻璃仪器在学生动手安装和操作的过程中比较容易损坏，且实验装置结构比较复杂。测量装置使用比较传统的玻璃管温度计进行测温，使用U型管压力计进行测压，测量方法比较落后。受玻璃仪器耐压的限制，测试装置所能测试的压力范围不能高于当地大气压。科研和教学实验装置一般均使用液体恒温槽控制温度，测量装置体积较大，从而等待温度稳定的时间非常长，实验中大部分时间浪费在等待温度稳定的过程中，使得效率低下，且测量的自动化程度低。此外，科研和教学实验装置在充灌流体时，对于低沸点工质，首先需要通过干冰或液氮将气相流体液化收集充注；对于高沸点工质，需要充注后再降温，之后再抽真空，既浪费时间，又需要额外支出购买干冰或液氮的费用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种饱和蒸气压测量装置和方法，用于测定流体工质在特定温度下的饱和蒸气压。该装置测量效率非常高，每个温度点升温和达到温度平衡的时间仅需要5-10分钟；并且测量装置不需要另外配备恒温槽循环浴，可节省实验台成本和实验室空间。为实现上述目的，本专利技术采用以下的方案来实现：一种饱和蒸气压测量装置，包括测量本体部分和温度控制部件，其中，测量本体部分包括用于充注待测流体并且竖直设置的石英玻璃管，石英玻璃管上下端分别设置有一个用于将石英玻璃管密封的金属盖；石英玻璃管上端的金属盖上设置与石英玻璃管相连通的引压管，引压管的顶端与压力传感器相连，石英玻璃管下端的金属盖上设置有与石英玻璃管相连通的金属管，金属管的底端设置有阀门；石英玻璃管外侧设置有用于控制待测流体温度的温度控制部件。本专利技术进一步的改进在于，引压管和其底部的金属盖为整体结构，金属管和其上部的金属盖为整体结构。本专利技术进一步的改进在于，温度控制部件包括位于石英玻璃管、金属盖、引压管以及金属管外侧的均热金属块，均热金属块内部设置有温度传感器；均热金属块外侧设置有若干半导体片，每个半导体片的外侧设置有散热器，散热器外侧安装有风扇。本专利技术进一步的改进在于，引压管的顶端高于均热金属块顶面，金属管的底端低于均热金属块底面；均热金属块包括上下两块，并且两块之间通过螺纹杆相连。本专利技术进一步的改进在于，两个金属盖均与石英玻璃管通过硅胶圈进行密封，两个金属盖均由均热金属块压紧。本专利技术进一步的改进在于，石英玻璃管的内径为3-40mm，壁厚为2-20mm，长度为20-100mm；引压管和金属管的内径均为0.5-6mm；均热金属块由铜或铝制作，呈长方体状，高度为50-300mm，长和宽均为40-100mm。本专利技术进一步的改进在于，均热金属块的前后两侧开有用于观察待测流体高度的观察窗，宽度为5-50mm，高度与石英玻璃管相同；散热器为热管换热器或翅片换热器；温度传感器为铂电阻、热敏电阻或热电偶；温度传感器和半导体片均与温度控制器相连，温度控制器获得待测流体的温度，通过改变半导体片的电路通断和电流方向，控制待测流体的温度。一种饱和蒸气压测量方法，先启动半导体片将石英玻璃管温度降至最低，抽真空后，直接与气相待测流体相连，通过气相待测流体冷凝在石英玻璃管中，待石英玻璃管内待测流体的高度为石英玻璃管高度的20％-80％时停止加入待测液体，改变温度控制器的设置温度，调整均热金属块的温度，进而控制石英玻璃管内待测流体的温度，当压力传感器和温度传感器输出信号稳定时，获得待测流体的温度和对应的饱和蒸气压。本专利技术进一步的改进在于，温度控制器内置有PID算法，根据温度传感器的信号控制半导体片的电流通断，并借助一个双路继电器控制电流方向，以冷却或加热均热金属块，从而冷却或加热石英玻璃管。本专利技术进一步的改进在于，温度控制器与电脑连接，基于电脑上的LabVIEW软件实现通信与控制功能；LabVIEW软件包括温度状态读取模块、目标温度设置模块、加热制冷转换模块、风扇控制模块和压力采集模块；温度状态读取模块用于读取、显示测量温度、设定温度、半导体片的工作状态以及风扇通断状态，温度状态读取模块基于温控器通讯协议中的读指令实现；目标温度设置模块用于设置设定温度；加热制冷转换模块用于改变半导体片的电流方向以改变工作状态；风扇控制模块用于设置风扇开通或者关断；压力采集模块用于读取并显示压力值；通过LabVIEW软件设定程序每秒进行一次循环，每次循环中，利用读指令，读取温度、压力、制冷加热状态和风扇通断状态，并显示在窗口上，同时，根据用户操作，判断是否需要利用写指令改变相应状态或数值。与现有的技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术使用半导体片控制温度，不需要另外配备恒温槽循环浴，可节省实验台成本和实验室空间。半导体片控温时，仅需要5-10分钟就能使温度达到平衡，大大缩短实验中由于恒温槽升、降温过程所需等待的时间，提高实验的效率，非常有利于大学实验课程教学，并且测量装置在充灌流体时，不需要额外附加冷却装置或冷却物质，可提高测试效率、节省测试费用。进一步的，本专利技术使用半导体片进行制冷和加热，可实现的温度范围为-30-200℃，可测量的温度范围远大于常规的恒温槽循环浴方法。进一步的，本专利技术在充灌被测流体时，不需要额外购买器材制造低温环境，也不需要额外购买干冰或液氮。只需要首先开启制冷功能，将石英玻璃管温度降至最低。对于低沸点工质，抽真空后逐渐气相收集即可；对于高沸点工质，进样等待一定的时间后，对冷却后的液体短暂的抽真空即可。在整个流体充灌的过程中，仅需要点击按钮，开关阀门即可，不需要反复挪动实验本体，大大简化了实验的工作量。进一步的，本专利技术使用石英玻璃容器，均热金属块的前后两侧开有用于观察待测流体高度的观察窗，可以直接通过观测判断充入多少流体，也可在实验中直接观测到剩余液相流体的多少。当本测量装置用于实验教学时，还可让学生直观理解饱和、气化、凝结等现象。进一步的，本专利技术的两块均热金属块由螺纹杆连接，可以拆开，便于将石英玻璃管等放入均热金属块内。进一步的，本专利技术中，石英玻璃管与压力传感器之间仅有引压管和金属盖，距离较短，未设置阀门等可能引起节流的装置元件；管道内径为0.5-6mm，内径较细；因此有效地减小了饱和蒸气压的测量误差。进一步的，本专利技术将石英玻璃管和温度传感器放置在由铜或铝制成的均热金属块中，温度较为均匀，减小了温度不均匀带来的误差。进一步的，本专利技术的石英玻璃管内径较小，承压能力和耐腐蚀能力强，可测量的流体种类多，压力范围较大。本专利技术进行测量饱和蒸气压时，充灌待测流体，先启动半导体片将石英玻璃管温度降至最低，抽真空后，直接与气相待测流体相连，通过气相待测流体冷凝在石英玻璃管中逐渐收集待测液体，待石英玻璃管内待测流体的高度为石英玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种饱和蒸气压测量装置，其特征在于，包括测量本体部分和温度控制部件，其中，测量本体部分包括用于充注待测流体(11)并且竖直设置的石英玻璃管(5)，石英玻璃管(5)上下端分别设置有一个用于将石英玻璃管(5)密封的金属盖(3)；石英玻璃管(5)上端的金属盖(3)上设置与石英玻璃管(5)相连通的引压管(2)，引压管(2)的顶端与压力传感器(1)相连，石英玻璃管(5)下端的金属盖(3)上设置有与石英玻璃管(5)相连通的金属管(12)，金属管(12)的底端设置有阀门(13)；石英玻璃管(5)外侧设置有用于控制待测流体(11)温度的温度控制部件。

【技术特征摘要】
1.一种饱和蒸气压测量装置，其特征在于，包括测量本体部分和温度控制部件，其中，测量本体部分包括用于充注待测流体(11)并且竖直设置的石英玻璃管(5)，石英玻璃管(5)上下端分别设置有一个用于将石英玻璃管(5)密封的金属盖(3)；石英玻璃管(5)上端的金属盖(3)上设置与石英玻璃管(5)相连通的引压管(2)，引压管(2)的顶端与压力传感器(1)相连，石英玻璃管(5)下端的金属盖(3)上设置有与石英玻璃管(5)相连通的金属管(12)，金属管(12)的底端设置有阀门(13)；石英玻璃管(5)外侧设置有用于控制待测流体(11)温度的温度控制部件。2.根据权利要求1所述的一种饱和蒸气压测量装置，其特征在于，引压管(2)和其底部的金属盖(3)为整体结构，金属管(12)和其上部的金属盖(3)为整体结构。3.根据权利要求1所述的一种饱和蒸气压测量装置，其特征在于，温度控制部件包括位于石英玻璃管(5)、金属盖(3)、引压管(2)以及金属管(12)外侧的均热金属块(4)，均热金属块(4)内部设置有温度传感器(6)；均热金属块(4)外侧设置有若干半导体片(7)，每个半导体片(7)的外侧设置有散热器(8)，散热器外侧安装有风扇(9)。4.根据权利要求3所述的一种饱和蒸气压测量装置，其特征在于，引压管(2)的顶端高于均热金属块(4)顶面，金属管(12)的底端低于均热金属块(4)底面；均热金属块(4)包括上下两块，并且两块之间通过螺纹杆(14)相连。5.根据权利要求3所述的一种饱和蒸气压测量装置，其特征在于，两个金属盖(3)均与石英玻璃管(5)通过硅胶圈(10)进行密封，两个金属盖(3)均由均热金属块(4)压紧。6.根据权利要求3所述的一种饱和蒸气压测量装置，其特征在于，石英玻璃管(5)的内径为3-40mm，壁厚为2-20mm，长度为20-100mm；引压管(2)和金属管(12)的内径均为0.5-6mm；均热金属块(4)由铜或铝制作，呈长方体状，高度为50-300mm，长和宽均为40-100mm。7.根据权利要求1所述的一种饱和蒸气压测量装置，其特征在于，均热金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：张可，邓昌宇，唐文蕙，刘翱铭，吴江涛，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61