一種集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯合測試系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種液體飽和蒸汽壓測試系統，尤其涉及一種集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯合測試系統。
【背景技術】
[0002]汽液相變是自然界中的一種物態變化，在化工、能源動力等許多工程領域都涉及到汽液相變過程，并可利用汽液相變的特點來進行物質的分離和傳熱。近年來，隨著材料科學的迅猛發展，各種新型工質不斷涌現，而相關基礎熱物理性質的數據十分缺乏，制約了新工質的應用及發展。飽和蒸汽壓是指在一定溫度下，密閉容器中液體氣化速度與氣體冷凝速度相等即液體和氣體達到平衡狀態時由蒸汽表現出來的壓力，是液體工質開發與應用不可或缺的基礎數據。一定飽和蒸汽壓下，飽和液體變為飽和氣體所需要的熱量稱為汽化潛熱。相比單相液態或氣態工質溫度變化所吸收或釋放的顯熱來說，汽化潛熱遠大于單相工質的顯熱。因此，利用工質的汽化潛熱進行熱量傳遞可以極大地提高工業生產中的熱交換效率，進而提高生產效率。另外，準確而又持續穩定地控制生產溫度在工業上進行傳熱過程時是非常困難的，而一定溫度壓力下發生的汽液相變又能很好的解決這一難點。總之，飽和蒸汽壓及汽化潛熱是汽液相變過程中的關鍵參數。飽和蒸汽壓與汽化潛熱不僅與液體工質種類有關，也與溫度等條件有著重要聯系。目前，關于各種新工質飽和蒸汽壓及汽化潛熱數據十分缺乏，如何準確獲取相關測試數據需亟待解決。
[0003]靜態法是目前較為普遍的測定液體飽和蒸氣壓的方法，基于靜態法的傳統液體飽和蒸汽壓測量裝置如圖1所示，主要由水浴槽1、平衡管2、緩沖瓶3、抽氣瓶4、第一三通閥5、第二三通閥6、第三三通閥8、溫度計7、冷凝管9、攪拌棒10和壓力計11構成，這種測量裝置可直接測定液面上方蒸汽壓力，測量數據誤差相比其他方法較小，并適用于溫度范圍較大的液體工質飽和蒸汽壓的測量。然而，這種測量裝置存在以下缺陷:
[0004]第一，平衡管操作困難:原有平衡管在加入待測樣品時，需要少量經多次加入，液體不能夠自動進入儲液球，需要通過對儲液球進行加熱冷卻處理以使待測樣品進入儲液球，由于平衡管管徑細，會導致管內空氣較難排盡，測定數據不精確，同時易引起工質倒吸，導致實驗失敗；另外，清洗平衡管也存在很大的困難。
[0005]第二，壓力系統控制困難:液體上方的氣體壓力測量需在較高真空條件下進行，若液體上方殘存雜質氣體，將使液體飽和蒸氣壓測定值產生較大偏差，因而對裝置的密閉性有較高要求；傳統測量裝置各接頭處密閉性較差，很難將空氣排盡；另外，使用三通閥進行氣路控制，穩定性較差，壓力控制不穩定導致液面平衡時間極短，往往會出現讀數期間液面就已經發生改變，從而引起測量誤差。
[0006]第三，溫控能力較弱:傳統測量裝置的恒溫水浴槽由于結構過于簡單，熱均勻性差，且工作方式為單向加熱，自然降溫的冷卻效率較低；測溫采用溫度計肉眼讀數方式，誤差較大。
[0007]第四，測量裝置各部件分散，體積龐大，每次實驗時都需要取下各連接處進行密封處理，操作繁瑣，密閉性差。
[0008]第五，測量裝置缺少汽化潛熱測試部件，僅能對液體飽和蒸汽壓進行測量，不能同時測量汽化潛熱，測試功能單一，使得液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱往往是各自在獨立的測量平臺上進行測量，經濟和時間成本都較高。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種測量精度高、加工成本低的集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯合測試系統。
[0010]本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的:
[0011]一種集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯合測試系統，包括液池系統、抽氣系統、溫控系統、加熱冷凝系統和測量系統，所述液池系統包括反應容器和工質貯液球，所述抽氣系統包括復合式真空計和真空泵，所述溫控系統包括壓縮機、蒸發器、電動機、攪拌器、加熱管、調壓器和恒溫水浴槽，所述加熱冷凝系統包括冷媒貯液球、冷液泵、功率計量儀、可調直流穩壓電源、冷凝器和加熱片，所述測量系統包括壓力傳感器、稱重儀、數據采集記錄儀和溫度傳感器；所述蒸發器、所述攪拌器、所述加熱管和所述溫度傳感器和封閉的所述反應容器均置于所述恒溫水浴槽內，所述壓縮機與所述蒸發器連接并用于降溫，所述電動機與所述攪拌器連接并用于攪拌，所述調壓器與所述加熱管連接并用于加熱，所述工質貯液球與所述反應容器相通連接且其連接管上安裝有控制閥門，所述真空泵與所述反應容器連接并用于抽真空，所述復合式真空計用于檢測所述真空泵的真空度，所述溫度傳感器用于監測所述恒溫水浴槽內的水浴溫度；所述加熱片置于所述反應容器內的下層，所述冷凝器和所述壓力傳感器均置于所述反應容器內的上層，所述可調直流穩壓電源通過所述功率計量儀與所述加熱片連接并用于加熱，所述冷媒貯液球通過所述冷液泵與所述冷凝器連接并用于提供冷量以維持所述反應容器內的飽和蒸汽壓，所述壓力傳感器用于測量所述反應容器內的飽和蒸汽壓力，所述溫度傳感器的信號輸出端和所述壓力傳感器的信號輸出端分別與所述數據采集記錄儀的信號輸入端連接，所述稱重儀置于所述反應容器的下方并用于測量所述反應容器的重量。
[0012]作為優選，所述液池系統、所述抽氣系統、所述溫控系統、所述加熱冷凝系統和所述測量系統均置于一個殼體內。
[0013]本實用新型的有益效果在于:
[0014]本實用新型所述集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯合測試系統可對液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱進行聯合測量，壓力控制穩定、溫控能力強且一體集成性高、操作簡便，極大地減少了實驗誤差，提高實驗的準確性，增強了系統測試功能；具體表現為:
[0015](I)本實用新型設計了封閉的反應容器代替傳統的平衡管及壓力控制系統，并配有液池系統和抽氣系統，易于實現反應容器內空氣的排盡，待測工質可一次性注入，工質不易發生倒吸，操作方便，壓力控制穩定；同時，由于采用模塊化設計，反應容器也便于清洗；
[0016](2)本實用新型在傳統測試裝置基礎上改進了恒溫水浴槽和加熱裝置，增加了冷卻裝置，配置了強制對流換熱部件即攪拌器，提升了溫控能力及精度；
[0017](3)本實用新型采用整體集成設計，減小了測試系統的零散性，增強了測試系統的密閉性能，提升了實驗可操作性；
[0018](4)本實用新型在反應容器內的下層即液層內預埋加熱片，在反應容器內的上層即氣體層內安裝冷凝器，使本測試系統能實現氣體潛熱的測量，完善了測試功能。
【附圖說明】
[0019]圖1是基于靜態法的傳統液體飽和蒸汽壓測量裝置的結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型所述集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯合測試系統的結構示意圖，圖中示出了內部結構。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0022]如圖2所示，本實用新型所述集成化液體飽和蒸汽壓及汽化潛熱聯合測試系統，包括均置于一個殼體20內的液