[发明专利]一种可变容积流体热物性测量装置

说明书

本发明提供的可变容积流体热物性测量装置，包括：变容积模块、可视化平衡釜及恒温模块、测量模块，所述恒温模块包括恒温浴、温度测量模块、压力测量模块、密度测量模块及组分测量模块，由于可变容积模块内的加压流体与可视化平衡釜内目标流体由弹性元件隔绝，互不接触，对已知质量的待测流体通过恒温浴将整个装置升温至接近待测流体的临界温度，可不重新装填工质，而是通过冲放加压流体使弹性元件伸缩，改变待测流体所在腔体的容积，进而改变待测流体的体积，通过温度、压力、组分测量模块测出此时流体的温度、压力、组分，计算此时的密度，该装置还能够较快的测量流体的临界温度、压力、密度及组分，节省了不必要的实验次数，缩短实验周期。

技术领域

本发明涉及流体热物性测量领域，特别涉及一种可变容积流体热物性测量装置。

背景技术

流体的热物性数据在能源、化工、制冷、动力等许多科学研究和工程设计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相关研究人员所围绕和关心的问题。特别是目前工程热物理的大量前沿研究，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，废弃物处理等都涉及许多新的工质尤其是混合工质，而这些工质的热物性数据特别是临界热物性数据的临界性质(临界温度T_c、临界压力p_c、临界密度ρ_c、临界组成x_c)作为混合工质重要的热力学参数之一，能够反映真实流体的性质，提供混合工质的相变边界。有了这些临界参数，就可以通过状态方程推算混合工质的热力学性质和迁移性质。因此，混合工质的高精度临界参数测量具有重要意义。

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临界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，就混合工质流体临界热物性实验研究的现状而言，目前的测量方式仍依靠人工进行大量的重复测量，每次测量都要改变工质的平均密度使其接近临界密度才能观察到临界现象，且多数实验装置不能同时测量流体的多个临界参数，再加上临界点本身的特殊性质使得每一次测量所需的时间都要十几小时，导致临界参数的实验数据需要的时间极长，远远无法满足工业界和其他领域对流体临界热物性数据的大量需求。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种节省实验次数，缩短实验周期的可变容积流体热物性测量装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种可变容积流体热物性测量装置，包括：变容积模块、可视化平衡釜及恒温模块，所述恒温模块包括恒温浴及测量模块，所述变容积模块及所述可视化平衡釜设置于所述恒温模块内；其中：

所述变容积模块包括壳体、端盖及弹性元件，所述弹性元件的两端与所述壳体及端盖固定连接，所述弹性元件与所述壳体及端盖形成的腔体内设置有加压流体；

所述可视化平衡釜包括：平衡釜身、观察镜片及平衡釜连接机构，所述平衡釜连接机构与所述壳体且靠近所述弹性元件下方腔体固定连接，由所述观察镜片的可视化窗口可观察所述平衡釜身内的情况，所述平衡釜身内设有待测流体，通过改变所述加压流体的量使得所述弹性元件发生形变改变所述待测流体的容积；

所述测量模块设置于所述恒温浴外部，所述测量模块可测量所述待测流体内的温度、压力、密度及组份。