二氧化碳臨界點及p-v-T關係測定實驗臺的製作方法
2023-09-17 09:58:10 1
專利名稱：二氧化碳臨界點及p-v-T關係測定實驗臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種二氧化碳臨界點及P-V-T關係測定的實驗裝臺。
背景技術：
二氧化碳在常溫常壓下是無色無味的氣體。由於它在常溫下加壓即可液化或固化，安全無毒，使用方便，因此用量逐年增加，應用範圍不斷擴大。在化工行業合成工業中，可利用二氧化碳合成尿素、生產碳酸鹽，合成天然氣、乙烯、丙烯等低級烴類，合成高分子單體及進行二元或三元共聚，製成了一系列高分子材料等；在農業上可用於蔬菜、瓜果的保鮮貯藏，把二氧化碳引入蔬菜溫室，能增加蔬菜的生長速度，縮短其生長周期，提高溫室的經·濟效益。用飛機將乾冰撒入雲層施行人工降雨，能解決久旱無雨，莊稼失收的問題。同時二氧化碳也是很好的製冷劑，二氧化碳作為油田注入劑，可有效地驅油。為了便於相關人員全面掌握二氧化碳的物理性質，目前許多廠家已開發了二氧化碳臨界點觀測實驗臺。但目前已有的實驗臺在部件、結構、數據測量及測量臨界點的功能上性能都比較差，在二氧化碳相關熱物理參數的測量上還有待進一步提高。
實用新型內容本實用新型提供了一種二氧化碳臨界點及p-v-T關係測量實驗臺，用於測定二氧化碳氣體的臨界點及其P-V-T關係。為了達到解決上述技術方案的目的，本實用新型所提供的一種二氧化碳臨界點及P-V-T關係實驗臺包括自動加熱水箱，臨界點及P-V-T關係測定實驗主體，活塞式加壓裝置，實驗系統洩壓裝置，實驗主體與活塞加壓裝置之間的高壓聯接軟管、水泵及自動控溫系統。在本實用新型中還具有以下技術特徵所述的自動加熱水箱的溫度由多個熱電偶測量水箱中不同位置水溫取平均值得到，其加熱裝置的開啟/關閉及加熱溫度均由自動控溫系統控制。在本實用新型中還具有以下技術特徵所述的活塞式加壓裝置中充滿了液壓油，系統中二氧化碳的壓力由活塞式壓力裝置將液壓油推進到實驗主體裝置後壓縮二氧化碳得到。在本實用新型中還具有以下技術特徵所述的系統洩壓裝置主要由設定了一定洩壓壓力的洩壓閥及壓力表所構成。為了防止實驗過程中的實驗壓力超過實驗系統所設計的最高壓力，本實驗臺安裝了洩壓閥，洩壓閥與壓力表接通；液壓油經活塞式壓力計推進後首先進入洩壓閥，再由洩壓閥進入到實驗主體系統中；當實驗壓力超過系統最高壓力後，洩壓閥自動洩壓，將液壓油重新導入到系統液壓油入口處。在本實用新型中還具有以下技術特徵所述的系統臨界點及p-v-T關係測定實驗主體，其結構為小直徑的厚壁玻璃管及大直徑的薄壁玻璃管組成的夾套式水浴加熱結構。該夾套由內徑為I. 5-2毫米、外徑為6毫米左右的承壓玻璃管及壁厚為I毫米、內徑為20毫米帶刻度的玻璃管組成，在薄壁套管上有進水口、出水口及測溫口 ；同時該實驗主體與活塞壓力裝置之間用內徑為3毫米的高壓軟管聯接。在本實用新型中還具有以下技術特徵所述的系統實驗主體中的厚壁玻璃管中充滿二氧化碳氣體，該厚壁管插入到下層為水銀、上層為液壓油的油杯中，以防止二氧化碳洩漏。在本實用新型中還具有以下技術特徵厚壁管中二氧化碳的溫度由夾套內熱水保證，當加熱水箱中的水被加熱到一定溫度後，由水泵泵送到實驗臺主體的夾套中，加熱承壓玻璃管中的二氧化碳氣體。在本實用新型中還具有以下技術特徵所述的自動控溫系統主要由溫控儀、熱電偶和加熱器組成，設定溫度和測量溫度的顯示都通過溫度儀表顯示。熱電偶有兩組，一組植入水箱，另一組植入加熱套，通過一個雙向開關選擇檢測溫度。本實用新型的溫控模式可以 選擇手動和自動，手動模式下加熱器持續加熱，雙向開關用於選擇顯示水箱或加熱套溫度，自動模式下，根據溫控儀提供的溫控程序可以實現二位式溫控模式，也可以實現精確的PID控制。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型進行詳細地描述.圖I是本實用新型的二氧化碳臨界點及p-v-T關係測定實驗臺的示意圖；圖2是實驗臺主體結構示意圖。I.水箱測溫熱電偶2.控制箱3.水泵4.夾套出水管5.夾套進水管6.自動加熱水箱7.實驗臺主體8.夾套水溫熱電偶9.恆溫水套10.承壓玻璃管11.高壓軟管12.洩壓閥後油路閥門13.洩壓閥14.給油杯15.壓力表16.活塞式壓力裝置17.活塞式壓力裝置推進手柄18.壓力表前閥門19. 二氧化碳氣體20.填料壓蓋21.密封填料22.水銀23.壓力油24.不鏽鋼杯25.高壓容器
具體實施方式
本實用新型包括自動加熱水箱6，臨界點及p-v-T關係測定實驗主體7，活塞式加壓裝置16，水泵3，自動控溫系統2，實驗系統洩壓裝置13及其它附件。本實驗系統中在一定溫度下測定二氧化碳氣體的壓力與體積之間的關係，因此對實驗臺的操作是首先要將二氧化碳氣體保持在一定的溫度。該過程可通過如下操作完成首先打開控制箱2上的電源開關，在設定自動加熱水箱6中水被加熱的溫度後，自動加熱水箱中的加熱器自動開啟；此時再通過控制箱上的開關開啟水泵3，通過夾套進水管5及出水管4後，將水箱中的水泵送到實驗臺主體中的水浴加熱夾套中去，並將水溫逐漸傳遞給厚壁管10中的二氧化碳，達到加熱二氧化碳的目的。當水箱測溫熱電偶測量到自動加熱水箱6中的水溫達到設定溫度後，自動加熱水箱6中的加熱器會自動停止加熱；水箱中的水在循環過程中若溫度下降超過溫度控制器所設定的溫度波動範圍，加熱器會自動開啟加熱水箱中的水。當自動加熱水箱6中的溫度達到設定溫度後，保持實驗系統中水循環系統的穩定流動，當該穩定流動保持十分鐘以上時，從傳熱學的角度出發，即認定二氧化碳氣體溫度與實驗臺主體7中夾套內水的溫度相同。此時通過活塞式加壓裝置16將油杯中的液壓油擠壓到實驗臺主體7中的油杯中；如果活塞式壓力裝置16在將液壓油推進到實驗臺主體7的過程中，活塞式壓力裝置手柄16的推進一個行程不能使二氧化碳達到相應的壓力，可通過洩壓閥13後閥門12的開啟/關閉達到多次從油杯中取油向實驗臺主體7中推進液壓油的目的。當整個系統中的液壓油達到一定壓力後，液壓油擠壓實驗臺主體7中油杯內的水銀向夾套厚壁管10中充滿二氧化碳氣體的空間中遷移，從而達到壓縮夾套厚壁管10中二氧化碳的目的。而二氧化碳的體積則可通過水銀柱的高度，並經過相應的計算後得到。在整個實驗過程中壓力表16前的閥門18始終保持開啟狀態。實驗後，記錄一定溫度下系統中二氧化碳的壓力與體積的關係，繪製成P-V圖後，得到二氧化碳在一定溫度下的二氧化碳壓力——體積關係圖；同時在臨界溫度下可測量得到二氧化碳氣體的臨界溫度及臨界壓力。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實 質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍。
權利要求1.一種二氧化碳臨界點及P-V-T關係測定實驗臺，其特徵是該系統包括自動加熱水箱，臨界點及P-V-T關係測定實驗主體，活塞式加壓裝置，實驗系統洩壓裝置，實驗主體與活塞加壓裝置之間的高壓聯接軟管、水泵及自動控溫系統。
2.根據權利要求I所述的二氧化碳臨界點及p-v-T關係實驗臺，其特徵在於所述的自動加熱水箱及夾套內水的溫度由多個熱電偶測量水箱中不同位置水溫取平均值得到。
3.根據權利要求I所述的二氧化碳臨界點及p-v-T關係實驗臺，其特徵在於所述系統中二氧化碳的壓力由活塞式壓力裝置提供。
4.根據權利要求I所述的二氧化碳臨界點及p-v-T關係實驗臺，其特徵在於所述的系統洩壓裝置主要由設定了一定洩壓壓力的洩壓閥及壓力表所構成。
5.根據權利要求I所述的二氧化碳臨界點及p-v-T關係實驗臺，其特徵在於所述的系統臨界點及P-V-T關係測定實驗主體，其結構為小直徑的厚壁玻璃管及大直徑的薄壁玻璃管組成的夾套式水浴加熱結構，在薄壁套管上有進水口、出水口及測溫口。
6.根據權利要求I所述的二氧化碳臨界點及p-v-T關係實驗臺，其特徵在於所述的實驗主體與活塞壓力裝置之間用內徑為3毫米的高壓軟管連接。
7.根據權利要求I所述的二氧化碳臨界點及p-v-T關係實驗臺，其特徵在於所述的系統實驗主體中的厚壁玻璃管中充滿二氧化碳氣體，該厚壁管插入到下層為水銀、上層為液壓油的油杯中。
8.根據權利要求I所述的二氧化碳臨界點及p-v-T關係實驗臺，其特徵在於厚壁管中二氧化碳的溫度由夾套內熱水溫度確定。
9.根據權利要求I所述的二氧化碳臨界點及p-v-T關係實驗臺，其特徵在於所述的自動控溫系統主要由溫控儀、熱電偶和加熱器組成；熱電偶有兩組，一組植入水箱，另一組植入加熱套，通過一個雙向開關選擇檢測溫度，同時溫控系統的調節有手動和自動兩種模式。
專利摘要本實用新型提供了一種帶自動控溫及壓力控制系統的二氧化碳臨界點及p-v-T關係測量實驗臺，它包括自動加熱水箱，臨界點及p-v-T關係測定實驗主體，活塞式加壓裝置，水泵、自動控溫系統及實驗系統洩壓裝置。自動加熱水箱的溫度由多個熱電偶測量水箱中不同位置水溫取平均值得到，其加熱裝置的開啟/關閉及加熱溫度均由自動控溫系統控制。二氧化碳的壓力由活塞式壓力裝置將液壓油推進到實驗主體裝置後壓縮二氧化碳得到。同時本實用新型還設計了洩壓裝置，目的是防止實驗過程中的實驗壓力超過實驗系統所設計的最高壓力。該實驗臺的系統臨界點及p-v-T關係測定實驗主體是夾套式水浴加熱結構，該夾套由內徑為1.5-2毫米、外徑為6毫米左右的承壓玻璃管及壁厚為1毫米、內徑為20毫米帶刻度的玻璃管組成，該實驗主體與活塞壓力裝置之間用內徑為3毫米的高壓軟管聯接。另外，該實驗臺的自動控溫系統主要由溫控儀、熱電偶和加熱器組成，設定溫度和測量溫度的顯示都通過溫度儀表顯示，其溫控模式分為手動和自動兩種。
文檔編號G01N25/12GK202599882SQ20122014857
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者周豔, 何燕, 楊廣志, 巢軍 申請人:青島科技大學