【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流体热物理性质测量，尤其涉及一种实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置及方法。
技术介绍
1、气体在液体中的溶解度涉及的领域非常广泛，如化工过程设计、地球化学、环境化学污染控制、生物医学技术、生物物理学等，是工业上非常重要的基础数据。
2、而体积传质系数是单位时间，单位体积的物质在流动过程中，通过扩散、对流或反应等方式从一个相传递到另一个相的能力，体积传质系数通常用于描述气液体系中气体的传质速率，是描述物质传递速率的重要参数。
3、目前气体溶解度的测量方法主要分静态法与动态法。
4、静态法只需将待测体系加入平衡釜内，待温度或压力升至设定值后保持恒定，维持足够长时间，使气液两相充分交换以达到平衡状态，然后提取并分析两相的样品，确定两相的平衡组成。静态法主要包括等体积饱和法、析取法和泡露点法，等体积饱和法是指在压力，温度，体积均能确定的情况下对已经脱气的液体用气体进行溶解饱和；析取法则是对已经饱和的溶液进行脱气，再测定压力、温度和体积的变化；泡露点法在一定温度下改变压力或在一定压力下改变温度，以求取某一体系的泡露点，由此得到各工况下的饱和数据。动态法主要分流动法与循环法，流动法是将气液以一定的速度流经平衡釜，对流出的平衡气液相进行分析；循环法则是将气相液相单相循环或气液双相循环，使其更快达到平衡状态，平衡建立后，对平衡样品进行各相成分分析。
5、在这些方法中，等体积饱和法精度高，采用的平衡釜易于制造，其耐压，密封问题都较易解决。等体积饱和法在测量时，在温度一定的情况下，需
6、但由于气体吸收等容降压原理，等体积饱和法在气体溶解过程平衡釜中气体压力会不断降低至平衡压力，难以测量特定压力以及恒压下的气体溶解度，同时无法对特定压力或温度下溶解过程气体的实时溶解速率进行监测，且传统的采用静态法的测量溶解度装置填充一次实验材料只能进行一次某一压力温度下的气体溶解度测量，无法灵活调整温度、压力进行再次实验。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种能够在指定压力和恒压状态下测量气体溶解参数且数据准确的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置及方法。
2、本专利技术提供了一种实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，包括：
3、反应系统，所述反应系统包括平衡釜，所述平衡釜设置于第一恒温区内；
4、进气系统，所述进气系统包括相连接的气体腔和气体样品瓶，所述气体腔设置于第二恒温区内，且与所述平衡釜连接，以输送气体至所述平衡釜内；
5、脱气系统，所述脱气系统包括真空泵，所述真空泵与所述气体腔连接；
6、控制系统，所述控制系统包括数据中心、第一温度传感器、压力传感器、第二温度传感器、第一温控器和第二温控器，所述压力传感器和所述第二温度传感器均设置在所述气体腔和所述数据中心的输入端之间，所述第一温度传感器设置于所述平衡釜和所述数据中心的输入端之间，所述第一温控器和所述第二温控器均与所述数据中心的输出端连接。
7、可选的，所述反应系统还包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器设有转子，所述磁力搅拌器的转子设置于所述平衡釜内。
8、可选的，所述平衡釜和所述气体腔之间设置有第一阀门，所述第一阀门与所述平衡釜之间的管道设置于所述第一恒温区内，所述第一阀门及其与所述气体腔之间的管道均设置于所述第二恒温区内。
9、可选的，所述气体腔的进气管道上设置有第二阀门，所述第二阀门与所述真空泵之间设置有第三阀门，打开所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门，启动所述真空泵以对所述平衡釜、所述气体腔和连接管路进行抽气，使待测液体脱气，所述第二阀门与所述气体样品瓶之间设置有第四阀门。
10、可选的，所述第一温控器和所述第二温控器分别对所述第一恒温区和所述第二恒温区单独进行温度控制，通过实时调节所述第二恒温区的温度，以使所述平衡釜和所述气体腔内的压力均保持目标压力，实现待测气体在恒压状态下溶解。
11、本专利技术第二方面提供了一种实时测量气体在液体中溶解参数的方法，采用上述任一实施例所述的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，包括以下步骤：
12、s1、对所述平衡釜和所述气体腔的体积进行标定，对整个装置进行耐压和密封性能检测；
13、s2、将物质的量为的待测液体充入所述平衡釜中，将两个恒温区的初始温度设置为同一值，待测液体脱气；
14、s3、脱气完成后，将待测气体充入所述气体腔中，待所述气体腔的温度和压力稳定后记录初始温度和初始压力；
15、s4、恒压溶解，通过调节所述第二恒温区的温度，使第二恒温区的气体压力达到目标压力，而后，使气体充入所述平衡釜中，同时实时调节所述第二恒温区的温度，以保持气体压力为目标压力，实现恒压溶解，当所述气体腔温度不变后即达到溶解平衡，记录所述气体腔的温度变化曲线；
16、s5、根据步骤s3记录的所述气体腔初始温度和初始压力数据，得到初始气体质量密度，根据步骤s1中标定的所述气体腔的体积以及初始气体质量密度计算得到充入气体总物质的量；根据步骤s4记录的所述气体腔平衡后的温度、压力数据再次计算，得到溶解平衡后所述气体腔内剩余气体的质量密度，并结合所述气体腔的体积计算得到剩余气体的物质的量；根据步骤s4记录的平衡后的气体压力，即目标压力，所述平衡釜的温度、体积，液体的体积计算得出所述平衡釜内尚未溶解的气体的物质的量，根据、和得出溶解于液体的气体的物质的量，根据和所述平衡釜内液体的物质的量计算初始温度和目标压力下的气体溶解度。
17、可选的，变压至另一目标压力，通过控制所述第二恒温区的温度，改变所述气体腔中气体温度，即能够改变气体压力；当需要压力降低则降低温度，需要压力提高则升高温度，使气体压达到目标压力，当气体温度和压力均保持稳定后，溶解达到平衡，此时分别记录所述平衡釜与所述气体腔的温度以及气体平衡压力，即目标压力，再按照步骤s5计算气体溶解度，实现对同一温度不同压力下气体溶解度进行实时测量。
18、可选的，s1、标定所述气体腔和所述第一阀门与所述气体腔之间的管道的总体积为，标定所述平衡釜和所述第一阀门与所述平衡釜之间的管道的总体积为；
19、s2、将待测液体放置到试剂瓶中并测量试剂瓶的质量，然后将物质的量为的待测液体充入所述平衡釜中，再次测量试剂瓶的质量，两次测量试剂瓶的质量的差值即为平衡釜（1）中待测液体的质量，将所述第一恒温区和所述第二恒温区的初始温度均设置为，恒压溶解的目标压力设置为；打开所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门，使用所述真空泵对所述气体腔、所述平衡釜以及连接管道抽气，使待测液体脱气；
20、s3、脱气完成后，关闭所述第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，其特征在于，所述反应系统还包括磁力搅拌器（13），所述磁力搅拌器（13）设有转子（14），所述磁力搅拌器（13）的转子（14）设置于所述平衡釜（1）内。
3.根据权利要求2所述的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，其特征在于，所述平衡釜（1）和所述气体腔（2）之间设置有第一阀门（5），所述第一阀门（5）与所述平衡釜（1）之间的管道设置于所述第一恒温区（3）内，所述第一阀门（5）及其与所述气体腔（2）之间的管道均设置于所述第二恒温区（4）内。
4.根据权利要求3所述的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，其特征在于，所述气体腔（2）的进气管道上设置有第二阀门（6），所述第二阀门（6）与所述真空泵（17）之间设置有第三阀门（7），打开所述第一阀门（5）、所述第二阀门（6）和所述第三阀门（7），启动所述真空泵（17）以对所述平衡釜（1）、所述气体腔（2）和连接管路进行抽气，使待测液体脱气，所述第二阀门（6）与所述气
5.根据权利要求4所述的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，其特征在于，所述第一温控器（18）和所述第二温控器（19）分别对所述第一恒温区（3）和所述第二恒温区（4）单独进行温度控制，通过实时调节所述第二恒温区（4）的温度，以使所述平衡釜（1）和所述气体腔（2）内的压力均保持目标压力，实现待测气体在恒压状态下溶解。
6.一种实时测量气体在液体中溶解参数的方法，其特征在于，基于权利要求5所述的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置完成，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的实时测量气体在液体中溶解参数的方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的实时测量气体在液体中溶解参数的方法，其特征在于：
9.根据权利要求6至8任一项所述的实时测量气体在液体中溶解参数的方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，其特征在于，所述反应系统还包括磁力搅拌器（13），所述磁力搅拌器（13）设有转子（14），所述磁力搅拌器（13）的转子（14）设置于所述平衡釜（1）内。
3.根据权利要求2所述的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，其特征在于，所述平衡釜（1）和所述气体腔（2）之间设置有第一阀门（5），所述第一阀门（5）与所述平衡釜（1）之间的管道设置于所述第一恒温区（3）内，所述第一阀门（5）及其与所述气体腔（2）之间的管道均设置于所述第二恒温区（4）内。
4.根据权利要求3所述的实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置，其特征在于，所述气体腔（2）的进气管道上设置有第二阀门（6），所述第二阀门（6）与所述真空泵（17）之间设置有第三阀门（7），打开所述第一阀门（5）、所述第二阀门（6）和所述第三阀门（7），启动所述真空泵（17）...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹建国，张裕德，赵贯甲，马素霞，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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