[发明专利]用于测量相变的转变速率的方法和装置

说明书

根据本发明，提供了一种用于测量材料的第一相(1)与材料的第二相(2)之间的转变速率的方法和装置(18)，其中，所述材料在第一相(1)中是固态或液态的且在第二相(2)中是气态的。本方法包括在第一相(1)和第二相(2)之间的界面区(3)处提供包括多个导体过渡(6)的热电堆(4)，其中，所述热电堆(4)具有包括导体过渡(6)中的每隔一个的第一部分(7)以及包括其余导体过渡(6)的第二部分(8)。另外，所述方法包括测量施加于热电堆(4)上并表示热电堆(4)的第一部分(7)和第二部分(8)之间的温差的热电电压。

技术领域

本发明涉及一种用于测量材料的固相或液相与材料的气相之间的转变速率的方法和装置。特别有利地，本发明可以应用于测量相变(特别是水的液-气相变)的转变速率。然而，本发明还可以应用于测量诸如乙醇之类的其它材料的相之间的转变速率。

可以基于材料的相变的速度来确定一系列物理量。本发明因此还涉及用于测量相变的转变速率的方法和装置的应用。

背景技术

从US 7,631,538 B2了解用于测量来自表面的蒸汽通量的装置。更具体地，该表面是要确定其水分流失速率的人类皮肤。将小管的第一末端放在表面上。借助于在小管的延伸方向上相互间隔开的大气湿度传感器，测量小管中的湿度梯度。然后，可以用所获得的数据来计算离开表面的蒸汽通量。

从US 4,312,218 A了解一种用于测量植物叶子的蒸腾作用的所谓气孔计。将要测量的叶子装入隔室中。然后，以隔室中的大气湿度保持恒定的方式控制干燥空气到隔室中的流动。最后可以根据空气的流动速度来确定叶子的蒸腾作用。

所述已知方法每个都基于气相中的水分浓度的动态测量以便表征水的液-气相变。转变速率的此类间接测量可能是相对耗时的且可能对外部条件非常敏感地做出反应。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于测量材料的固相或液相与气相之间的相变的转变速率的方法和装置，其允许进行尽可能容易、可靠且直接的测量。

本发明提供了一种用于测量材料的第一相与该材料的第二相之间的转变速率的方法和装置。在第一相中，材料以固态或液态存在。在第二相中，材料处于气态。

本发明允许直接地在第一相和第二相之间的界面区处测量转变速率。借助于根据本发明的方法和/或装置，可以将材料的两个相之间的实际转变速率确定为物理量，例如以[mol/(m^2*s)]为单位(相对于界面区的测量剖面)。然而，根据应用，这可能是相对耗时的，因为其可能要求已知条件下的校准测量或参考值。对于某些应用而言，测量例如与实际转变速率(由此可以在实现适当校准测量的同时确定转变速率)成比例或者允许比较不同的测量转变速率的量(例如下面描述的热电电压)就足够了。在本发明的意义内，还可以将此类量的确定视为在不参与实际转变速率的显式量化的同时在相之间“测量转变速率”。

本发明是基于由于相变的潜热(蒸发或冷凝热和/或升华或再升华热)而在相之间的界面区处存在的温差的测量。

为了测量温差，根据本发明方法，在第一相和第二相之间的界面区处提供热电堆。

热电堆将热电效应用于温度测量，并且例如可从辐射检测器中的应用了解。其包括被平行地地热连接且成行地电连接的多个热电偶。可以借助于电压测量装置将由单独热电偶产生的部分电压的和分接在热电堆的两个末端之间作为热电电压。热电堆包括例如采取单独导线或导线段的形式的多个导电元件。提供了由两种不同材料(例如康铜和铜或碲和锑，其被交替地成行布置而形成热电堆)制成的导体元件。由不同材料制成的连续导体元件在导体过渡处被分别地相互连接并形成热电堆的热电偶。热电堆包括包含导体过渡中的每隔一个的第一部分和包含其余导体过渡的第二部分。优选地，第一部分和第二部分彼此相对地定位，特别地其被相互平行地设置。由热电堆输出的热电电压表示热电堆的第一部分和第二部分之间的温差。