一种虹吸式流体比热容测量方法技术

本发明专利技术公开了一种虹吸式流体比热容测量方法，该测量方法所采用的装置包括用于容纳混合流体的混合容器、用于盛装待测流体的流体容器、对流体容器进行加热恒温的控温加热机构、雾化喷头、与雾化喷头进口连通的两组进管、各单元的测温元件以及温度显示器。本发明专利技术方法利用虹吸效应实现工作流体和待测流体快速、充分混合，测量出工作流体、待测流体和混合后流体的温度及待测流体和混合后流体的质量，根据热力学第一定律实现待测流体比热容的测定。该测量方法中虹吸的待测流体被高速工作流体冲击形成雾化，冷热流体热交换充分，具有装置结构简易，物理原理清晰，数据处理简单，响应时间快和误差小等优点，适用于流体比热容的精确测定。定。定。

【技术实现步骤摘要】
一种虹吸式流体比热容测量方法


[0001]本专利技术属于流体力学和热学
，具体涉及一种虹吸式流体比热容测量方法。

技术介绍

[0002]液体比热容是液体能源和流体工质应用中重要参数，在保温、供热、贮热管道设计、工质材料设计、贮能材料的研究及开发中，均需准确可靠的数据。精确的流体比热容数据主要依靠实验测量获得，但国内现存在装置不成熟，测量范围和精度有限，相关数据缺乏等问题，需要研发高精度高温个体比热测量仪器。传统的液体比热容测量方法主要有电热法、比较法、混合法等，存在的不足主要有设备过多且操作复杂等问题，并且人为操作会对实验结果产生较大影响，若通过散热修正获得较为精确的结果，则需要进行大量复杂的计算。其中电热法的加热棒无法使待测流体均匀受热，并且其搅拌装置容易导致热量逸散，加速液体的蒸发，因此无法从根本上解决与周围环境热交换的问题。比较法则存在操作复杂，并且计算量较大，无法直观的计算出液体的比热容。而传统的混合法测量液体比热容时，无法有效克服实验过程中的散热和酒精温度计测温带来的误差，最后仍需要通过人工修正得到精确数值。考虑到上述问题，项目首次提出一种虹吸式流体比热容测量方法。该方法利用虹吸效应实现流体的快速混合，且虹吸的待测流体被高速工作流体冲击雾化，实现冷热流体的充分热交换。装置中设计测温系统在接近雾化喷头并实现实时直观测温的同时，能有效降低热量的损失，有利于减少实验误差。通过测出混合前后流体的质量和温度，从而实现对流体比热容的精确测量。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的不足与难题，本专利技术旨在提供一种虹吸式流体比热容测量方法。
[0004]本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0005]一种虹吸式流体比热容测量方法，该方法利用虹吸效应实现工作流体和待测流体快速、充分混合，测量出工作流体、待测流体和混合后流体的温度及待测流体和混合后流体的质量，根据热力学第一定律实现待测流体比热容的精确测定。本专利技术中工作流体和待测流体为气体、液体、溶液等流体。
[0006]本专利技术方法所采用的装置，包括用于容纳混合流体的混合容器、用于盛装待测流体的流体容器、雾化喷头；
[0007]雾化喷头的出液口置于混合容器内，雾化喷头设有工作流体口和虹吸口两组进口，工作流体口与进管I相连通，进管I为工作流体进入的流管；虹吸口与进管II相连通，进管II为待测流体输送的流管，进管II的另一端插入流体容器中；
[0008]流体容器放置在控温加热机构上；混合容器、流体容器、进管I、进管II上均安装测温元件；各组测温元件均与温度显示器电连接。
[0009]进一步地，为了减少热量散失，提高测量精度，进管I、进管II、雾化喷头以及各接口处均包裹绝热材料；混合容器采用保温容器，优选真空保温杯。
[0010]进一步地，进管I、进管II上的测温元件安装在靠近雾化喷头的接口处，同时用胶水等粘结剂封装。
[0011]本专利技术测量方法步骤为：
[0012]1.配置一定浓度的待测流体，称量并记录质量m1；
[0013]2.将待测流体置于控温加热机构上加热至优选温度；
[0014]3.连接仪器管道，将进管I连接至工作流体，将进管II插入流体容器的待测流体中，将雾化喷头下的管道插入收集混合流体的混合容器中；
[0015]4.通入工作流体，待测流体在虹吸作用下被吸入雾化喷头与工作流体混合，被雾化并实现了充分热交换的混合流体会被喷入混合容器中；记录进管I、进管II处的温度示数T1、T2；
[0016]5.待工作流体与待测流体充分混合后，记录混合流体的温度T3；
[0017]6.称量剩余待测流体质量与混合流体质量m2、m3；
[0018]7.根据待测流体的比热容c2(Δm1＝m3‑
Δm2Δm2＝m1‑
m2ΔT1＝T3‑
T1，ΔT2＝T2‑
T3)。
[0019]与现有技术相比，本专利技术该测量方法中虹吸的待测流体被高速工作流体冲击形成雾化，冷热流体热交换充分，具有装置结构简易，物理原理清晰，数据处理简单，响应时间快和误差小等优点，适用于流体比热容的精确测定。
附图说明
[0020]通过附图所示，本专利技术的上述及其他目的、特征和优势将更加清晰。在所有附图中相同的标记指示相同的部分，所有附图并没有按实际尺寸等比例缩放。
[0021]图1为本专利技术所用实验装置示意图。
[0022]图示说明：1
‑
混合容器，2
‑
雾化喷头，3
‑
测温元件，4
‑
温度显示器，5
‑
加热机构，6
‑
流体容器，7
‑
进管I，8
‑
进管II。
具体实施方式
[0023]下面结合附图，对本专利技术作进一步地说明。
[0024]如图1所示，一种虹吸式流体比热容测量方法，该方法利用虹吸效应实现工作流体和待测流体快速、充分混合，测量出工作流体、待测流体和混合后流体的温度及待测流体和混合后流体的质量，根据热力学第一定律实现待测流体比热容的精确测定。本专利技术中工作流体和待测流体为气体、液体、溶液等流体。
[0025]本专利技术方法所采用的装置，包括用于容纳混合流体的混合容器1、用于盛装待测流体的流体容器6、雾化喷头2。混合容器1与流体容器6可采用保温杯、烧杯、纸杯、量筒等容器；雾化喷头2可采用不锈钢、铜、合金等金属和玻璃、陶瓷等非金属材料的喷头。
[0026]雾化喷头2的出液口置于混合容器1内，雾化喷头2设有工作流体口和虹吸口两组进口，工作流体口与进管I7相连通，进管I7为工作流体进入的流管，虹吸口与进管II8相连
通，进管II8为待测流体输送的流管，进管II8的另一端插入流体容器6中，进管II8将雾化喷头2与流体容器6相连通，雾化喷头2将待测流体与工作流体混合雾化喷入混合容器1中进行收集。
[0027]进管I7与进管II8为本领域允许的任意材质管道，如PET、PVC、PP、PE等塑料，不锈钢、铜、合金等金属和玻璃、皮质、陶瓷等非金属。
[0028]流体容器6放置在控温加热机构5上，控温加热机构5具有加热恒温功能，用于给待测流体较高的初始温度(50～95℃)，控温加热机构5可以为水浴锅、加热板、油浴锅，本实施例中采用水浴锅。
[0029]混合容器1、流体容器6、进管I7、进管II8上均安装测温元件3，测温元件3可采用热电偶、酒精温度计、水银温度计、红外温度计等，测温元件3用于实现实时测温。各组测温元件3均与温度显示器4电连接(图中未标记)，温度显示器4具有实时显示测温点温度的功能，各组测温元件3在各区域实时测得的温度在温度显示器4中显示。
[0030]为了减少热量散失，提高测量精度，进管I7、进管II8、雾化喷头2以及各接口处均包裹绝热材料，如采用铝箔、棉花、布料、海绵、保温泡沫等包裹；混合容器1可采用为保温杯、烧杯、纸杯、量筒等收集装置，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虹吸式流体比热容测量方法，其特征在于，所述测量方法所采用的装置包括用于容纳混合流体的混合容器(1)、用于盛装待测流体的流体容器(6)、雾化喷头(2)；其中所述雾化喷头(2)的出液口置于混合容器(1)内，所述雾化喷头(2)设有工作流体口和虹吸口两组进口，所述工作流体口与进管I(7)相连通，所述虹吸口与进管II(8)相连通，所述进管II(8)的另一端插入待测流体容器(6)中；所述流体容器(6)放置在控温加热机构(5)上；所述混合容器(1)、流体容器(6)、进管I(7)、进管II(8)上均安装测温元件(3)；各组所述测温元件(3)均与温度显示器(4)电连接；所述测量方法利用虹吸效应实现工作流体和待测流体快速、充分混合，测量出工作流体、待测流体和混合后流体的温度及待测流体和混合后流体的质量，根据热力学第一定律实现待测流体比热容的精确测定，具体测量方法步骤为：(1)配置一定浓度的待测流体，称量并记录质量m1；(2)将待测流体置于所述控温加热机构(5)上加热至优选温度；(3)连接仪器管道，将进管I(7)连接至工作流体，将所述进管I...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震东，王剑宇，王立，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：