[发明专利]能自平衡加压的液体比热容测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及液体比热容测量技术领域，具体涉及能自平衡加压的液体比热容测量装置及方法。

背景技术

比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的热量。

物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有定压比热容Cp、定容比热容Cv和饱和状态比热容三种。

定压比热容Cp：是单位质量的物质在压力不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。

定容比热容Cv：是单位质量的物质在容积（体积）不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的内能。

饱和状态比热容：是单位质量的物质在某饱和状态时，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量。

液体的比热容是衡量液体热力学性质的重要指标。所以一天比热容的测定具有重要意义。

如申请公布号为CN101793850A的专利文献公开一种适用于流动型流体定压比热容测定的实验装置，用于测定流动状态下的流体定压比热容。

对于制冷剂等化工产品，液态比热容数据对于它们热力学状态方程的建立以及在工程应用中的热力计算都具有不可或缺的重要意义。

很多制冷剂等化工产品都属于易挥发的物质,通常沸点比较低，在常温常压下为气态存在。为了使这类化工产品在常温及以上较高温区呈现为液态，就必须对它们作加压处理。这也是制冷剂等化工产品液相比热测量与普通液体液相比热测量最大的区别和最大的难点所在。目前国际上较为常见的方法，是通过高压泵驱动被测流体在闭合回路内循环，流体流经量热仪而被加热。在此过程中，通过测量流体的质量流量、进出量热仪的温差以及加热热流即可得到流体在实验压力和实验温度下的比热容。该方法结构较为复杂，关键参数流体的质量流量比较难以精确地控制以及测量，并且此方法一次实验只能测得一个温度压力下的数据。

2010年，日本学者提出了一种利用波纹管的膨胀来测量制冷剂等化工产品液相流体比热的新方法。该方法将制冷剂等流体充注在可自由伸缩的波纹管中，在波纹管的外部对其加压，以此保证波纹管内的流体呈液态。装置通过插入波纹管中的加热棒对流体加热，记录加热功率以及流体的温度变化，从而得到流体的液相比热容。此方法可以较为方便的控制被测流体的压力，且一次加热实验可以测得同一压力位下不同温度位的比热容。但是该技术的缺陷是波纹管自身具有一定的张力，这就使得波纹管内部的流体压力与外部压力存在一定的压力差，且该压力差会随着流体升温膨胀而改变，从而使得内部流体的压力很难稳定。另外，使用加热棒在波纹管内部进行加热的方法会到导致升温过程中流体的温度在空间上的分布不均匀，这亦给精确测定流体的温度带来了困难。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种能自平衡加压的液体比热容测量装置及方法。解决的了现有技术不能精确测量易挥发液体的比热容的问题。

一种能自平衡加压的液体比热容测量装置，其特征在于，包括相互连通的压力平衡机构以及测量机构，所述压力平衡机构包括：

储液罐；

进液管，位于储液罐的外侧，进液管上设有第一阀门，且进液管一端与储液罐相连；

出液管，位于储液罐的外侧，出液管上设有第二阀门，且一端与储液罐固定，另一端与所述测量机构固定；

所述测量机构包括：

测量池，用于容纳被测液体，且测量池与出液管相连；

加热元件，位于测量池的外侧，加热所述测量池；

第一温度传感器，用于测定测量池外壁的温度；

第一热流测量元件，分布在测量池的外壁，用于测定测量池的热流量信号；

压力传感器，用于测量被测液体的压力。

所述压力传感器设置在测量池的顶端或者出液管上。

加热元件可以为加热丝或者加热片，加热元件可以直接贴合在测量池外表面上，为了使测量池受热更加均匀，作为优选，所述测量机构还包括填充在加热元件和测量池之间的保温介质。

作为优选，还包括用于容纳所述测量池、加热元件、第一温度传感器、第一热流测量元件的加热箱，所述加热箱的内侧壁均布有所述加热元件，加热箱内还设有对比池，该对比池与测量池相对于加热箱的中心线对称布置，对比池的外壁设有测定对比池的热流量信号的第二热流测量元件。所述对比池的各项参数与测量池一致，在计算时，利用对比池的数据能够剔除测量池池体的比热容对于热量的影响，且测量池和对比池的数据同步测量，测量效率高。