[发明专利]一种气体定压比热容测量装置及其测量方法

说明书

本申请涉及测量技术领域，公开了一种气体定压比热容测量装置及其测量方法，该装置包括：气体管线；包裹在气体管线外壁的伴热系统；在气体管线上按气体流向依次串联有第一压力调节器、热式流量计、科里奥利流量计和第二压力调节器。上述装置在气体管线上前后串联有热式流量计和科里奥利流量计，在伴热系统和压力调节器进行温度与压力的控制下，通过上述两种流量计的联合可精确测量气体定压比热容，尤其是对于成分或组成未知的气体混合物的定压比热容测量，具有测量结果精准、成本低、快速方便的优点。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是涉及一种气体定压比热容测量装置及其测量方法。

背景技术

物质比热容不仅是描述物质热力学性质的一个重要参数，而且是与物质结构密切相关的特征数据，它对科学研究、工程计算以及热力分析方面均有重要的意义，是物质的基础物性参数、进行相关计算的必需数据，因此物质比热容测量是热力学基本测量之一。由于工程中定压比热容应用最广，实验中也容易做到定压过程，所以流体比热容一般测量的是定压比热容。

目前，对于气体纯净物和部分成分简单、组成已知的气体混合物，其比热容值可参考文献，如物性手册、NIST Chemistry WebBook等，以及Aspen plus的物性分析数据；对于成分复杂、组成已知的气体混合物，或文献未予报道的气体的定压比热容，其比热容值仅能参考Aspen plus的物性分析数据。但对于以上所有情况，其精确的比热容值都只能依靠实验测量获得，尤其是对于成分或组成未知的气体混合物的比热容，其数值无法获得参考、只能依靠实验测量获得。

比热容的测量原理与热力学中比热容定义相同，即通过量热器测量单位质量物质改变单位温度时吸收或放出的热量。商品化的CALVET(卡尔维)3D比热传感器是基于精心设计的微量热仪，对于物质比热容测量可实现非常高的灵敏度和精度，但其只适用于液体和固体的比热容测量，不适用于气体比热容测量。

因此，如何准确测量气体定压比热容，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气体定压比热容测量装置及其测量方法，可以精确测量气体定压比热容。其具体方案如下：

一种气体定压比热容测量装置，包括：

气体管线；

包裹在所述气体管线外壁的伴热系统；

在所述气体管线上按气体流向依次串联有第一压力调节器、热式流量计、科里奥利流量计和第二压力调节器。

优选地，在本发明实施例提供的上述气体定压比热容测量装置中，所述热式流量计包括：

与所述气体管线连接的检测管；

位于所述检测管内部两端的第一温度传感器和第二温度传感器；

位于所述检测管内部中间位置的加热器；

分别与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器连接的温差检测器；

与所述温差检测器连接的流量变送器。

优选地，在本发明实施例提供的上述气体定压比热容测量装置中，所述科里奥利流量计包括流量测量组件和密度测量组件。

优选地，在本发明实施例提供的上述气体定压比热容测量装置中，所述科里奥利流量计为U型振动管式科里奥利流量计。

优选地，在本发明实施例提供的上述气体定压比热容测量装置中，所述热式流量计的响应时间小于0.1秒，流量检测下限在50毫克/时；

所述科里奥利流量计的响应时间小于0.1秒，流量检测下限在50毫克/时，密度检测下限在0.3kg·m^-3。