[发明专利]一种流体热物性测量的实验平台

说明书

技术领域

本发明涉及流体热物理研究领域，尤其涉及流体热物理性质的实验测量 领域，具体为一种流体热物性测量的实验平台。

背景技术

流体的热物性对于许多的科学研究和工程设计领域，特别是在能源、动 力、制冷和化工等领域，都是不可缺少的基础参数，对于提高热能与机械能 的转换效率、减少污染物排放等方面都有着重要的作用。因此，获取满足用 户使用要求的流体热物性数据始终是热物性研究人员所围绕和关心的问题。 特别是目前工程热物理领域的大量原创性研究，如清洁汽车燃料、新型动力、 制冷和热泵循环，氢能和太阳能利用、功能流体强化传热、废弃物处理等， 均涉及了许多的新工质及混合工质，而这些工质的热物性数据普遍缺乏，不 利于整个研究的进一步深入。可以认为，在工程热物理领域，要取得原创性 的科研成果，拥有高精度的工质热物性数据就是必须首先解决的关键问题之 一。

流体热物性数据的获取途径主要有：实验测量、理论推算和计算机模拟。 利用计算机模拟方法来获取流体物性数据是随着计算机技术的发展而产生 的，尽管整体研究还处于起步阶段，但已表现出了良好的前景，然而就现阶 段的研究水平而言，由于其精度较低，想要利用计算机模拟的方法取代实验 测量或理论推算则显然是不可能的。到目前为止，可以认为实验测量仍然是 流体热物性数据获取的最主要的途径，而且没有精确的实验数据作基础，就 不能得到合理的计算机模拟结果或理论推算结果，因此在今后很长的一段时 间内，实验研究仍将是流体热物性研究的最主要的手段。而本发明正是为流 体热物性的实验研究提供了一个能够满足其测量精度要求的基础实验平台。

另外，就流体热物性实验研究的现状而言，目前仍处于半自动或手工状 态，这样在实验过程就需要消耗大量的人力和物力，而且测量周期很长，这 显然不能满足当前工业界和其他领域对新工质的热物性数据的大量需求。本 发明作为一个流体热物性研究的基础实验平台，实现了温度和压力基本热工 参数测量的自动化，提高了流体热物性测量的自动化程度，缩短了测量周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流体热物性测量的实验平台，它能够提供温 度连续调节并自动稳定的恒温实验环境，满足流体热物性实验要求的温度自 动测量和压力自动测量，为提高热物性测量的自动化水平提供了保证，有助 于流体热物性实验测量精度的提高。

为了达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种流体 热物性测量的实验平台，包括计算机，由计算机控制的恒温实验环境和压力 测控系统，以及热物性实验中用于待测流体的温度测量系统，其温度测量信 号输入计算机，其特征在于，可以实现热物性测量过程中的恒温实验环境控 制、待测流体压力和温度信号自动测量的同步进行，可为流体热物性实验的 自动化测量提供一个基础的实验平台，恒温实验环境含有盛装有恒温介质的 槽体、向恒温介质提供热量的加热装置、向恒温介质提供冷量的制冷装置、 温度检测装置以及热平衡控制装置，所述温度检测装置向计算机提供恒温介 质的温度信息，计算机产生决策信息输入热平衡控制装置，热平衡控制装置 控制所述加热装置和制冷装置向恒温介质提供热量或冷量以维持恒温介质的 恒温状态。

将实验装置置于恒温介质中，所述实验装置内充入待测流体并分别与压 力测控系统和温度测量系统相连接，所述实验装置用于待测流体的热物性实 验测量。当实验装置内待测流体的温度与恒温介质温度达到稳定的平衡状态 后，压力测控系统和温度测量系统可分别独立的对实验装置内待测流体的压 力信号和温度信号进行测量，既保证了测量的精度和准确度，又具有较高的 自动化程度。

本发明具有以下特点：

(1)、所述槽体含有外槽、内槽、隔热层、换热器、整流栅、观察窗和搅 拌器。内槽、外槽之间填充隔热保温材料作为隔热层，有效的减小了恒温介 质与环境的热量交换，降低了恒温介质的温度波动度。换热器设置在内槽底 部并与所述制冷装置相连通，保证了冷量传递过程中的均匀性，有效的提高 了恒温介质的温度控制精度。所述整流栅设置在内槽里，将内槽分为加热区 和工作区，所述加热装置设置在内槽加热区，避免了热量对所述实验装置的 直接冲击。所述搅拌器布置在加热区的中心位置，搅拌器轴上等距布置三个 搅拌叶轮，每个叶轮沿圆周均布三个叶片，相邻两个叶轮的叶片角度相同， 方向相反，搅拌器的设置增加了恒温介质的扰动流动，降低了恒温介质的温 度不均匀性。