本发明专利技术公开了一种循环法流体临界参数实验测量装置，包括样品容器、调节单元、加热器、平衡釜、增压泵、液位传感器和控制器；所述平衡釜安装在加热器的内部；所述样品容器的一端通过增压泵后与平衡釜的一端连接，所述平衡釜的另一端通过调节单元后与样品容器的另一端连接；所述控制器的输入端与液位传感器连接，输出端与调节单元连接。本发明专利技术还公开了一种循环法流体临界参数测量方法。本发明专利技术通过增压泵将样品容器的待测流体注入平衡釜，加热器用于加热平衡釜，液位传感器监测平衡釜内的液位，控制器根据平衡釜内的液位来自动控制调节单元的开度，保持平衡釜的液面位置，实现了液面的自动控制。测量自动化程度高，提高了测量效率。提高了测量效率。提高了测量效率。
【技术实现步骤摘要】
一种循环法流体临界参数实验测量装置和测量方法
[0001]本专利技术涉及流体热物理性质测量
，具体为一种循环法流体临界参数实验测量装置和测量方法。
技术介绍
[0002]临界参数(临界温度和临界压力)是流体最基础的热物理性质之一，也是动力循环和制冷循环工质进行热力学性质和输运性质计算时的理论基础，不同类型的状态方程均需要以临界参数作为参考点；同时，临界点也是热力循环进行参数优化和运行控制的边界条件，例如在跨临界循环冷凝压力的选取和超临界循环运行参数的优化均需要以工质的临界参数为基准，最终对循环性能产生影响。对于流体纯质及其混合物，临界参数的实验测量是难点之一。
[0003]传统的临界参数测量方法主要包括静态法和动态法。
[0004]静态法采用固定容积的平衡釜，将平衡釜放置在恒温槽中，观测其中的样品相界面的变化和临界如果现象来确定临界点。如S.Okazaki,Y.Higashi,Y.Takaishi,M.Uematsu,K.Watanabe,Procedures for determining the critical parameters of fluids,Review of Scientific Instruments 54(1983)21
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25一文中提出了一种基于静态法的临界参数测量装置，该装置用于测量流体的气液共存态密度和临界温度。由于静态法需要保证充注于平衡釜中的样品密度恰好等于临界密度才可以保证临界状态的出现，需要多次充注不同质量的样品进行测试，对于纯质样品消耗量极大，测量周期极长，且对于混合物无法保证每次充注的组分保持一致，因此无法实现高效测量。同时，在静态法中，临界压力往往无法直接测量得到，需要通过大量饱和蒸汽压测量值进行推算，因此临界压力存在较大的不确定度。
[0005]动态法是观测平衡釜中的待测样品在流动状态下相界面消失与复现，并观测临界点附近强烈的临界乳光现象来判断临界点的方法。如C.B.Soo,P.Theveneau,C.Coquelet,D.Ramjugernath,D.Richon,Determination of critical properties of pure and multi
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component mixtures using a"dynamic
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synthetic"apparatus,J.Supercrit.Fluid.55(2010)545
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553建立了基于流动法的实验装置，这类装置为开口系统，测量过程中存在待测流体样品的大量消耗，且实验过程中需要反复调节两个手动阀的开度和增压泵的流量以维持平衡釜中的液面位置，对实验操作有较高要求。
[0006]综上所述，临界参数的实验测量过程存在较大的重复性，对流体液面的控制有很高的要求，因此需要建立一种可以自动调节液面变化，自动化程度高，测量效率高的临界参数实验装置。
[0007]公开号为CN104344048A的专利技术专利申请公开了一种液位调节装置及液位调节方法，该申请通过液位计测量存液装置的液位；然后，所述液位计将液位信号发送到变送器，通过所述变送器将所述液位信号转化为控制信号；最后，将所述控制信号发送到控制装置，通过所述控制装置控制设置在供液管路上的所述主阀。但该申请仅以调节液位为目标，使
用机械结构进行液面调节的手段，其并不能满足临界参数测量的需求，仍不能解决上述提到的问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于：解决现有的临界参数的实验测量过程需要反复手动调节以维持平衡釜的液面位置，对试验操作要求过高的问题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]一种循环法流体临界参数实验测量装置，包括样品容器、调节单元、加热器、平衡釜、增压泵、液位传感器和控制器；
[0011]所述平衡釜安装在加热器的内部；所述样品容器的一端通过增压泵后与平衡釜的一端连接，所述平衡釜的另一端通过调节单元后与样品容器的另一端连接；
[0012]所述控制器的输入端与液位传感器连接，输出端与调节单元连接。
[0013]优点：本专利技术通过增压泵将样品容器的待测流体注入平衡釜，加热器用于加热平衡釜，液位传感器监测平衡釜内的液位，控制器根据平衡釜内的液位来自动控制调节单元的开度，保持平衡釜的液面位置，实现了液面的自动控制。测量自动化程度高，提高了测量效率。
[0014]优选地，所述调节单元采用电磁膨胀阀。
[0015]优选地，所述加热器的侧壁上开设有视窗。
[0016]优选地，测量装置还包括铂电阻温度计；所述铂电阻温度计的测量端依次穿过加热器和平衡釜后安装在平衡釜内。
[0017]优选地，测量装置还包括压力传感器；所述压力传感器安装在平衡釜与调节单元之间。
[0018]优选地，当待测流体由样品容器向平衡釜充注过程中，电磁膨胀阀关闭；当平衡釜内的液面达到中心位置时，调节电磁膨胀阀的开度，使液面保持在中心位置不变。
[0019]优选地，当平衡釜内的液面恒定不再变化时，启动加热器，使平衡釜处于热平衡状态。
[0020]优选地，当待测流体达到临界状态时，通过铂电阻温度计和压力传感器记录临界温度和临界压力。
[0021]本专利技术还公开了一种采用上述的循环法流体临界参数实验测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0022]S1、在样品容器内注入待测流体，将电磁膨胀阀关闭并启动增压泵，待测流体在增压泵的作用下向平衡釜中充注；
[0023]S2、当平衡釜内的待测流体液面达到中心位置时，控制器打开并调节电磁膨胀阀的开度；
[0024]S3、当经过步骤S2的调节，使液面维持恒定不变后，启动加热器，平衡釜内的待测流体开始缓慢升温，保证加热器和平衡釜始终处于热平衡状态；
[0025]S4、当加热器温度升高到流体样品的气液相界面在平衡釜中心位置处消失时，判定此时待测流体达到临界状态，通过铂电阻温度计读数和压力传感器读数分别记录为临界温度和临界压力。
[0026]优选地，步骤S2中，调节电磁膨胀阀的开度为：
[0027]当液位传感器监测平衡釜的液面低于中心位置时，控制器减小电磁膨胀阀的开度；
[0028]当液位传感器平衡釜的液面高于中心位置时，增大电磁膨胀阀的开度。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030](1)本专利技术通过增压泵将样品容器的待测流体注入平衡釜，加热器用于加热平衡釜，液位传感器监测平衡釜内的液位，控制器根据平衡釜内的液位来自动控制调节单元的开度，保持平衡釜的液面位置，实现了液面的自动控制。测量自动化程度高，提高了测量效率。
[0031](2)本专利技术与通常为开口系统的传统流动法的临界参数测量方式相比，流经平衡釜的物质将直接排出，因此存在较大的样品损耗。其次，对于沸点差距较大的混合物，低沸点物质从平衡釜中持续逸出将产生混本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种循环法流体临界参数实验测量装置，其特征在于：包括样品容器(1)、调节单元(2)、加热器(4)、平衡釜(7)、液位传感器(8)、增压泵(9)和控制器；所述平衡釜(7)安装在加热器(4)的内部；所述样品容器(1)的一端通过增压泵(9)后与平衡釜(7)的一端连接，所述平衡釜(7)的另一端通过调节单元(2)后与样品容器(1)的另一端连接；所述控制器的输入端与液位传感器(8)连接，输出端与调节单元(2)连接。2.根据权利要求1所述的循环法流体临界参数实验测量装置，其特征在于：所述调节单元(2)采用电磁膨胀阀(21)。3.根据权利要求1所述的循环法流体临界参数实验测量装置，其特征在于：所述加热器(4)的侧壁上开设有视窗(6)。4.根据权利要求1所述的循环法流体临界参数实验测量装置，其特征在于：测量装置还包括铂电阻温度计(5)；所述铂电阻温度计(5)的测量端依次穿过加热器(4)和平衡釜(7)后安装在平衡釜(7)内。5.根据权利要求1所述的循环法流体临界参数实验测量装置，其特征在于：测量装置还包括压力传感器(3)；所述压力传感器(3)安装在平衡釜(7)与调节单元(2)之间。6.根据权利要求1所述的循环法流体临界参数实验测量装置，其特征在于：当待测流体由样品容器(1)向平衡釜(7)充注过程中，电磁膨胀阀(21)关闭；当平衡釜(7)内的液面达到中心位置时，调节电磁膨胀阀(21)的开度，使液面保持在中心位置不变。7.根据权利要求6所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：田华，孙瑞，谢继勇，舒歌群，张洪飞，
申请(专利权)人：天津大学合肥创新发展研究院，
类型：发明
国别省市：
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