[发明专利]一种自动同步测量高压气体吸附量与吸附热的装置及测定方法

说明书

本发明公开了一种自动同步测量高压气体吸附量与吸附热的装置及其测定方法，该装置包括气源气样系统、真空系统、吸附量吸附热同步测量系统、数据采集与自动控制系统。通过平衡状态下高精度压力传感器测定吸附过程压力的变化，恒温控制下达到吸附平衡，结合气体状态方程，计算初始状态到平衡过程气体吸附摩尔数或体积；采用多重立体热电堆测量参比池与样品池的热电势差，以热流量的形式输出随时间变化的动态曲线，通过仪器参数校正和积分曲线，结合Clausius‑Clapeyron方程计算出吸附热。本发明的测量装置稳定可靠，测量精度高，自动化控制程度高，操作简便，可以同时测量固体等温吸附气体过程中的气体吸附量与吸附热。

技术领域

本发明属于气固吸附领域，涉及一种自动同步测量高压气体吸附量与吸附热的装置及测定方法。

背景技术

煤是一种含有多种矿物杂质并被裂隙切割的多孔有机岩石，是优良的天然吸附剂。煤无论在形成过程还是在采掘过程中，都伴随着瓦斯的吸附与解析，吸附过程放热，脱附过程吸热，所以研究煤对瓦斯吸附与解吸的动力学和热力学特性，对防治矿井瓦斯事故具有重要的理论和现实意义。在研究瓦斯吸附过程时，样品吸附量较小，吸附热微弱，而且在动态变化下测试值差异大、不稳定，导致现场测试困难，气-固吸附体系的吸附量与吸附热测量误差较大。此外，吸附量与吸附热通常需要分别测定，导致测出的吸附量与吸附热不能准确反应同一个吸附过程的动态规律。

中国专利申请CN102607991A公开了一种煤/页岩吸附量测定装置，该装置通过容积法计量吸附气体含量，可以测量煤岩在高压气体中的等温吸附，但是不能测量吸附热，且无法测量煤岩领域之外的其它气固吸附，不能进行热动力学吸附过程的研究。中国专利申请CN103278531A公开了一种同步跟踪测定气固吸附过程微热量变化的装置，该装置可同时测量气体吸附量和吸附热，但无法实现恒温状态下的吸附量测量，不能测出等温吸附线，且通过温度变化曲线积分求解吸附热，与直接测量法相比，其误差较大，且没有考虑气体流动过程中热量损失。此外，以上两个装置的测量操作自动化控制程度低，操作繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动同步测量高压气体吸附量与吸附热的装置，可实现一次性完成恒温状态下的吸附量和吸附热的测量，且测量误差小。

本发明的另一目的是提供上述自动同步测量高压气体吸附量与吸附热的装置的测量方法，自动化控制程度高，操作简便。

为了实现上述目的，本发明的一种自动同步测量高压气体吸附量与吸附热的装置，该装置包括气源气样系统、真空系统、吸附量吸附热同步测量系统、数据采集与自动控制系统；其中，

所述的气源气样系统包括氦气罐、氦气减压阀、氦气自动气阀、氦气通气管、待测气样罐、待测气减压阀、待测气自动气阀、待测气通气管和主联通气管，所述的氦气罐依次通过氦气减压阀、氦气自动气阀、氦气通气管后与主联通气管连通，所述的待测气样罐依次通过待测气减压阀、待测气自动气阀、待测气通气管后与主联通气管连通；

所述的真空系统包括真空泵、真空泵自动气阀、压力表、抽真空气管、压力表阀门，所述的真空泵通过真空泵自动气阀和和抽真空气管连接，抽真空气管和所述的主联通气管连通，所述的压力表设置在真空泵与真空泵自动气阀之间的管路上，所述的压力表阀门设置在真空泵与压力表之间；