一種基於工程熱力學的氮氣飽和蒸汽壓測定裝置的製作方法

2023-05-19 15:45:56 1

本發明涉及純氣體飽和蒸汽壓測定領域，具體涉及一種氮氣飽和蒸汽壓的測定裝置。

背景技術：

氣體在特定的溫度下，可攜帶的水蒸汽量是一定的，當氣體中攜帶的水蒸汽量達到該溫度下的極限時，稱氣體中的水蒸汽已達到飽和狀態，此時混合氣體中水蒸汽的分壓力稱為該氣體的飽和蒸汽壓。氣體的飽和蒸汽壓是氣體的重要物性參數，通過測定氣體的飽和蒸汽壓，就可以直接計算氣體中的相對溼度，比如空氣中的溼度。相對溼度是確定當前環境狀態的重要參數，在工程中，往往需要知道一個設備在特定氣體環境下運行的安全相對溼度，如果超過了安全相對溼度就會損壞設備，甚至發生事故；在氣象領域，尤其是短期預報中，相對溼度是一個判定降水機率的重要數值。然而目前測定飽和蒸汽壓的裝置主要都是針對純液體的，並沒有一種很好的裝置可以測定純氣體的飽和蒸汽壓。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種基於工程熱力學的氮氣飽和蒸汽壓測定裝置，其特徵在於：氮氣瓶出口壓力由減壓閥控制恆定，出口流量由質量流量控制器控制恆定；氮氣先進入緩衝罐中混合均勻，然後進入加溼罐中加溼，在加溼罐出口由除霧器去除水霧；通過導熱油加熱加溼罐，PID調節器調節導熱油泵的開度，控制除霧器出口的氮氣、飽和水蒸汽混合氣體的溫度恆定；通過維薩拉溼度計確定進入乾燥系統的混合氣體的相對溼度達到1，流出乾燥系統的氮氣的相對溼度為0；加溼罐、膠球乾燥劑及所有連接管道均設保溫層。

與現有技術相比，本發明的有益效果在於：本發明的一種基於工程熱力學的氮氣飽和蒸汽壓測定裝置，可以準確測定不同溫度下的氮氣飽和蒸汽壓，結構合理，操作簡單，測量準確，並為測定其他氣體的飽和蒸汽壓提供了一種新思路。

附圖說明

圖1為氮氣飽和蒸汽壓測定裝置的結構示意圖。

具體實施方式

本發明提供了一種基於工程熱力學的氮氣飽和蒸汽壓測定裝置，下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的說明。

圖1所示為氮氣飽和蒸汽壓測定裝置的結構示意圖。該裝置包括氣體供給系統、恆溫加溼系統和乾燥系統，所述氣體供給系統、恆溫加溼系統和乾燥系統通過閥門和保溫管道連接起來。氣體供給系統包括：氮氣瓶1、減壓閥2和壓力表3；恆溫加溼系統包括：緩衝罐4、質量流量控制器5、加溼罐6、除霧器7、導熱油加熱箱11、冷凝器12、PID調節器13、電加熱器14和導熱油泵15；乾燥系統包括：溫度計8、維薩拉溼度計9和膠球乾燥劑10。

具體實施步驟：首先，關閉閥門A並打開閥門B，用電子天平分別稱取三個膠球乾燥劑10的初始質量。然後，打開氮氣瓶1閥門，氮氣釋放之後經過減壓閥2控制氮氣壓力為1atm，氮氣在緩衝罐4中混合均勻後，由質量流量控制器5控制氮氣流量為6L/min。打開導熱油電加熱器14的開關，啟動導熱油泵15，在PID調節器13中設定目標溫度90℃。當溫度計8的度數穩定在89.5℃-90.5℃之間，維薩拉溼度計9的度數穩定在0.95-1之間的時候，打開閥門A並關閉閥門B，開始計時5min。計時結束時，立即打開閥門B並關閉閥門A，用電子天平分別稱取三個膠球乾燥劑10的最終質量。根據工程熱力學公式即可以求得90℃下氮氣的飽和蒸汽壓。

通過改變PID調節器13設定的目標溫度，即可實現測定不同溫度下的氮氣飽和蒸汽壓。