[发明专利]一种亚临界超临界压力、温度及相态教学实验台

说明书

技术领域

本发明涉及教学实验台，尤其涉及一种亚临界超临界压力、温度及相态教学实验台。

背景技术

热力学物性——气液两相饱和状态实验和观测是国家级精品课程“工程热力学”中一项非常重要的实验内容，目前已有的水的饱和压力和温度关系实验台是在90年代开发的实验台，实验过程中学生仅能测量水的气液饱和压力与温度的关系，不能观察临界乳光等跨临界奇异现象，且除了水工质外，该实验台不能观测其他工质。对于目前科研发展中其他工质的亚临界及超临界状态的物性状态，学生更是无法了解和体验，这种实验台已经不能满足现代教学发展的需求。

为此，浙江大学开发了一种临界乳光实验台，其采用直径1mm的玻璃实验管来实现的，由于玻璃实验管的直径小，学生观察非常困难，实验台的压力和温度测点也不好布置和测量。

此外，现有用于观察气液两相饱和状态的实验台中只有加热，没有冷却，做完一次实验后需要很长时间的自然冷却才能进行下一组实验，实验台的承压有限，一般最大承压力为1MPa，这也使得学生对物性类型、物性状态的感受有限，与此同时，现有的实验台外观陈旧，不能有良好的操作体验，给学生做实验造成诸多不便。

为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有用于观察气液两相饱和状态的实验台存在的不足而提供一种测试范围广、承压压力高、操作简单且安全可靠、便于观测、提高实验效率的亚临界超临界压力、温度及相态教学实验台。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种亚临界超临界压力、温度及相态教学实验台，包括：

一实验箱体，所述实验箱体的前侧面上开设有一观察窗口；

一设置在所述实验箱体内的蒸气发生筒体，所述蒸气发生筒体的前、后侧筒端分别密封设置有前、后透明石英玻璃，所述蒸气发生筒体的前侧筒端上的前透明石英玻璃位于所述实验箱体的观察窗口内；

一设置在所述实验箱体内且位于所述蒸气发生筒体的后侧筒端上的后透明石英玻璃后侧的光源发生器；

一设置在所述实验箱体内的用于对所述蒸气发生筒体进行加热的加热系统；

一设置在所述实验箱体内的用于对所述蒸气发生筒体进行冷却的冷却系统；

一设置在所述蒸气发生筒体上的用于实时监测所述蒸气发生筒体内的温度的温度传感器；

一设置在所述蒸气发生筒体上的用于实时监测所述蒸气发生筒体内的压力的压力传感器；

一设置在所述实验箱体的侧部且与所述蒸气发生筒体连通的用于向所述蒸气发生筒体内注入实验工质的注液阀；

一设置在所述实验箱体的侧部且与所述蒸气发生筒体连通的用于将所述蒸气发生筒体内的实验工质排出外部的排液阀；以及

一集成在所述实验箱体内且分别与所述光源发生器、加热系统、冷却系统、温度传感器以及压力传感器连接的上位机。

在本发明的一个优选实施例中，所述加热系统包括一半圆状加热器以及一直流调压器，所述半圆状加热器包覆在所述蒸气发生筒体的外筒面的下部，所述直流调压器与所述半圆状加热器连接，用于调节所述半圆状加热器的加热量，所述直流调压器还与所述上位机控制连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述冷却系统包括一半圆状冷却水套、一冷却水箱、一潜水泵以及一制冷器，所述半圆状冷却水套包覆在所述蒸气发生器筒体的外筒面的上部，所述潜水泵安装在所述冷却水箱的底部，所述半圆状冷却水套的冷却水进口通过管路伸入所述冷却水箱内与所述潜水泵的出水口连接，其冷却水出口通过管路与所述冷却水箱的回水口连接，所述制冷器安装在所述冷却水箱内且与所述上位机控制连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述制冷器为半导体制冷器。

在本发明的一个优选实施例中，所述上位机具有一液晶触摸显示屏，所述液晶触摸显示屏位于所述实验箱体的前侧面上。

在本发明的一个优选实施例中，所述上位机具有一超温保护单元和一温度报警单元，当所述上位机检测到所述温度传感器传送过来的温度信号超出标准范围时，所述上位机触发所述超温保护单元和温度报警单元进行工作，所述超温保护单元向所述加热系统发出停止控制信号，所述加热系统接收到该停止控制信号后停止对所述蒸气发生筒体进行加热，所述温度报警单元发出温度警报提醒实验人员。