[实用新型]一种溶解反应量热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及适用于化学、生物、医学、药学领域实验量热装置，具体为一种测量物质的溶解或反应过程中所吸收或释放的热量的实验装置。

背景技术

在特定条件下一定量溶质溶于一定量溶剂时产生的热效应叫做溶解热；当一个化学反应在恒压以及不作非膨胀功的情况下发生后，若使生成物的温度回到起始温度，这时体系所放出或吸收的热量称为反应热。溶解反应量热装置是记录样品溶解或反应时的热量变化的实验装置。根据热量测量的原理，溶解量热装置有三种：第一种是绝热式量热计，在理想条件下，系统和环境之间没有热量交换，这种装置非常复杂，成本高，极少使用。第二种为恒温环境式热量计，反应体系被置于一个恒温环境中，体系与环境之间有隔热屏障，使两者热交换尽量减小。这种装置比较简单，成本较低，较为常见。第三种为热导式量热计，反应体系也置于恒温环境中，体系与环境之间由热流传感器隔开，热流传感器能保证两者之间有较大的导热系数，热流传感器产生的温差电势的大小反映了体系中发生的溶解或反应过程的吸热或放热速率，称为热流速率。由热流速率对时间做积分处理，可计算热量值。该类装置已经商品化，但价格昂贵，成本高。

本实用新型采用的是恒温环境式热量计的原理。虽然该类型的溶解反应量热装置比较常见，一些实验室可以自己建立，并且有商品化仪器。但都存在操作复杂，使用中消耗成本较高等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有恒温环境式溶解反应热量计存在操作复杂、成本较高的不足，而提供一种结构简单、成本低、使用方便、精度高、可靠性高的溶解反应量热装置。

本实用新型的目的是采用如下技术方案来实现的：

一种溶解反应量热装置，包括机箱、杜瓦瓶、插入单元、恒温槽和搅拌器驱动电机；插入单元主要由样品池、搅拌器、温度传感器、电能标定加热器、推杆组合而成；杜瓦瓶和插入单元组成溶解反应量热单元，其置于恒温槽内，固定在恒温槽盖板上；搅拌器驱动电机设置在恒温槽盖板上；机箱内设置有恒流源电路、温度采集电路、恒温槽温度控制电路和电机电源；在恒流源电路、温度采集电路、电机电源对应机箱的电路接口设置电缆线分别与电能标定加热器、温度传感器、搅拌器驱动电机连接。

所述的杜瓦瓶为双层玻璃瓶，夹层抽真空，瓶口上部连接与其口径适配的管状瓶颈，瓶颈的上端设有固定板与恒温槽的盖板固定。杜瓦瓶作为反应容器，并提供隔热保护。

所述的样品池上设有套管，推杆穿过样品池套管与样品池接触，由推杆控制样品容器释放样品；样品池、样品池套管和推杆组成一个可拆卸的加样装置。

所述插入单元还设有法兰、恒温圆柱、隔热圆片，三者相对应的位置设有通孔，样品池套管和搅拌器穿过通孔并与其固定；隔热圆片还设有固定温度传感器和电能标定加热器的通孔。

所述法兰和隔热圆片外侧设有凹槽，凹槽内嵌有O型圈，该O型圈的外径与杜瓦瓶瓶颈的内径相适配，使插入单元能顺利插入并实现密封，该结构减少了量热计内反应体系与室内环境之间的热传递。

所述温度传感器的电子元件为负温度系数热敏电阻，电能标定加热器的电子元件为精密线绕电阻，它们分别封装于薄壁管中，元件与管壁之间的间隙填充有导热介质，温度传感器和加热器分别固定在隔热圆片的通孔中，分别连接电缆线和机箱上对应的电路接口连接。

所述搅拌器的上端连接皮带轮，搅拌器驱动电机通过传动皮带和皮带轮连接，带动搅拌器匀速转动，搅拌器叶片没入杜瓦瓶中的液面以下。

本实用新型溶解反应量热单元置于恒温槽内，并固定在恒温槽盖板上。恒温槽为其提供高稳定度的恒温环境，其温度波动小于± 0.001K。插入单元的恒温圆柱与杜瓦瓶的瓶颈接触并与恒温槽的恒温介质达到热平衡。反应体系与室内环境之间的热传递被恒温圆柱分隔开成两段。隔热圆片与恒温圆柱之间，恒温圆柱与法兰圆片之间均为空气，具有隔热作用。该结构大大的减少了杜瓦瓶内部温度因外界影响而带来的变化，有效的提高了测量的准确度。

本实用新型温度传感器与温度采集电路连接，该电路可与计算机通讯，并由专用程序自动采集并记录反应体系的温度变化，并实时绘制曲线图。温度采集的分辨率为0.00001K。

本实用新型电能标定加热器与恒流源电路连接，该恒流源为稳定度小于10 ppm的恒流源，为加热器提供稳定的电流。

本实用新型样品池采用可分离式的结构，不需要像玻璃安瓿瓶那样，在测量时将其打破，这种结构可重复使用，大大地降低了使用成本。