[发明专利]燃烧产物气体体积测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种燃烧产物气体体积测量装置，其特征在于：包括测量箱(1)，测量箱(1)中设置有第一杠杆(2)、第二杠杆(3)、温度检测部件(4)、第一气压检测部件(5)、第一力传感器(6)、第二力传感器(7)、信号处理器(8)；

第一杠杆(2)的第一端设置气体收集袋(21)，气体收集袋(21)中设置有第二气压检测部件(24)，第一杠杆(2)的第二端连接至第一力传感器(6)；

第二杠杆(3)的第一端连接至第二力传感器(7)，第二杠杆(3)的第二端设置有气体采样器(31)，气体采样器(31)中设置有第三气压检测部件(34)；

所述第一力传感器(6)、第二力传感器(7)均连接至信号处理器(8)；

还包括进气组件(9)，进气组件(9)分别通向气体收集袋(21)、气体采样器(31)；

所述测量箱(1)为封闭箱体，测量箱(1)上设置有进气孔(11)，所述进气组件(9)经进气孔(11)通向箱体内部；

所述测量箱(1)上设置有显示屏(12)，温度检测部件(4)、第一气压检测部件(5)、第一力传感器(6)、第二力传感器(7)检测的结果均能够显示在显示屏(12)上；

所述第一杠杆(2)的第一端设置第一秤盘底座(22)，第一秤盘底座(22)上设置有第一秤盘(23)，所述气体收集袋(21)置于第一秤盘(23)上；

所述第二杠杆(3)的第二端设置有第二秤盘底座(32)，第二秤盘底座(32)上设置有第二秤盘(33)，所述气体采样器(31)置于第二秤盘(33)上；

所述进气组件(9)包括总管(91)，总管(91)端部分别连接有第一支管(92)、第二支管(93)，第一支管(92)通向气体收集袋(21)，第二支管(93)通向气体采样器(31)；

通过第一杠杆配合第一力传感器能够测得气体收集袋中气体质量与浮力的差值，通过气体采样器从气体收集袋中抽取样品，第二杠杆配合第二力传感器能够测得所抽取气体的质量，温度检测部件测得温度，第一气压检测部件测得气压，通过上述测得的参数进行体积测量。

2.根据权利要求1所述的燃烧产物气体体积测量装置，其特征在于：所述温度检测部件(4)为温度计。

3.根据权利要求1所述的燃烧产物气体体积测量装置，其特征在于：所述第一气压检测部件(5)为气压表。

4.根据权利要求1所述的燃烧产物气体体积测量装置，其特征在于：所述第一力传感器(6)、第二力传感器(7)均采用电磁平衡式传感器。

5.根据权利要求1所述的燃烧产物气体体积测量装置，其特征在于：所述气体收集袋(21)采用聚氟乙烯薄膜制成。

6.一种采用如权利要求1-5任一项所述燃烧产物气体体积测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、气体收集：

通过进气组件(9)仅向气体收集袋(21)中充气，当第二气压检测部件(24)达到预定数值P₀，并稳定一段时间后，停止充气，完成气体收集，此时，第一力传感器(6)检测的数值会发生变化，数值为气体收集袋(21)中气体质量与浮力的差值，第一力传感器(6)检测的数值为m₁，即：

m₁g+F_浮＝m_气g

其中，F_浮为气体收集袋(21)所受浮力，m_气为气体收集袋(21)中气体质量；

B、气体采样器(31)采样：

停止充气后，通过气体采样器(31)从气体收集袋(21)中抽取气体，此时第三气压检测部件(34)数值会略小于第二气压检测部件(24)，调整气体采样器(31)，使第三气压检测部件(34)数值达到P₀，然后读取气体采样器(31)中取样气体体积V₀，第二力传感器(7)的检测数值为m₀，即为所抽取气体的质量；

温度检测部件(4)检测温度为T₀，第一气压检测部件(5)检测气压为P，将气体采样器(31)中的气体注回气体收集袋(21)，并重复上述过程，多次实验，求m₁、V₀、m₀、T₀、P的平均值；

C、计算待测气体体积V_气的方法可从平均摩尔质量或者平均气体密度出发：

C1、平均摩尔质量M

根据克拉伯龙方程式：

PV＝nRT

其中P是指理想气体的压强，V为理想气体的体积，n表示气体物质的量，而T则表示理想气体的热力学温度，R为理想气体常数；

计算出气体采样器(31)内气体的物质的量：

气体摩尔体积：

由所述气体采样器(31)抽取待测气体的质量为m₀，联合克拉伯龙方程式：

PV＝nRT

计算出的所述气体采样器(31)内气体的物质的量n₀，可求得待测气体平均摩尔质量：

空气的密度ρ_空由温度检测部件(4)检测温度为T₀和第一气压检测部件(5)检测气压为P查《空气密度表》确定；

联立第一力传感器(6)检测的数值m₁和第二力传感器(7)的检测数值m₀，可得：

m₁g+F_浮＝m_气g

m₁g+ρ_空gV_气＝nM_气g

m₁g+ρ_空gnV_m＝nM_气g

由此，可得待测气体体积V_气；

C2、平均气体密度ρ

根据密度方程式：

m＝ρV

计算出气体采样器(31)内气体的密度：

空气的密度ρ_空由温度检测部件(4)检测温度为T₀和第一气压检测部件(5)检测气压为P查《空气密度表》确定；

联立第一力传感器(6)检测的数值m₁和第二力传感器(7)的检测数值m₀，可得：

m₁g+F_浮＝m_气g

m₁g+ρ_空gV_气＝ρV_气g

由此，可得待测气体体积V_气。