[发明专利]一种双流动法比热容测量装置及方法

说明书

一种双流动法比热容测量装置及方法，包括量热器部件与加热控制部件；量热器部件包括真空腔，真空腔顶部设置有下法兰以及与下法兰相配合的上法兰端盖，上法兰端盖上设置有抽真空管道；真空腔内部设置有结构相同的第二U型管和第一U型管，第二U型管和第一U型管的上端均与两通下端相连通，第二U型管和第一U型管外侧缠绕有加热丝，加热丝的两端分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器的通孔；加热控制部件位于量热器外部，加热控制部件与加热丝相连。本发明可以对液体的比热容进行精确测量，装置稳定性好，可测量的温度和压力范围较宽，可用于工业以及科研中稀电解质溶液及有机物的比热测量，也可用于能源动力类相关专业课程实验的教学。

技术领域

本发明属于流体的热物性测量技术领域，特别涉及到一种比热容测量装置及方法，可以用于能源动力类与热力学相关专业课程实验的教学，也可以用于工业和科研中流体工质比热容的测量。

背景技术

比热容是流体最重要的热物理性质之一，表征物体吸热或者散热的能力，不同物质的比热容不同，同一种物质的比热容会随温度变化而变化。比热容是能源化工领域首要获取的参数之一，在实际生产生活中应用广泛，在能源、材料、航天、医药和工程热力学等领域具有重要的应用价值，对于热力循环及化工过程计算等具有重要意义。通过比热的测量还可以得到物质结构、相变机理等重要信息。由此可见，比热容的准确测量具有十分重要的意义。目前测量流体比热的方法主要有绝热量热法、混合法、差示扫描量热法和流动型绝热量热法等。

绝热量热法的特点是通过设立绝热屏和辐射屏来尽可能减少热损失，保证加热的热量被样品充分吸收，绝热式量热计结构较为复杂，且实验中要达到热平衡过程的耗时过长，测试精度依赖于绝热条件。混合法是利用已知热容和温度的物体与待测样品混合的方法，计算获得待测样品的比热容。目前使用较多的有铜卡计和冰卡计两种，且下落法主要针对固体比热容的测量。差示扫描量热法是一种间接测量方法，该方法通过在程序控温下，测量输入到被测物质和参比物的功率差与温度关系来体现比热容差异，使用差示扫描量热仪测量物质的比热受操作者的专业技能、仪器状况、实验环境的影响很大，方法精度和准确性依赖于标准物质的校准。流动型绝热量热法主要针对流体的比热容测量，主要测量方法是稳定流经量热器的流体流经加热器时吸收一定的热量，加热前后会产生一定的温升，根据比热测量原理，即可得到待测物质的比热容。流动型绝热量热方法主要针对压力较高的流体，测量方法比较简单，测温和测压范围比较宽，测量精度比较高，是目前最常用的一种测量方法，然而利用该方法进行比热测量时会发现，对于比热容差异非常小的两种物质，几乎很难甚至不能分辨出两者的差异。对于稀电解质溶液而言，溶液的比热容和溶剂的比热容差别极其小，直接测量无法得到有效结果；此外，一些有机溶液混合物也存在这个问题，分别对有机物单质和有机物混合溶液进行直接比热容测量已无法分辨差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种双流动法测量物质比热容的装置及方法，可以准确高效地实现被测物质比热容的测量，测量精度较高。

为实现上述目的，本发明采用以下的方案来实现：

一种双流动法测量物质比热容的装置，包括量热器部件与加热控制部件；其中，量热器部件包括真空腔，真空腔顶部设置有下法兰以及与下法兰相配合的上法兰端盖，上法兰端盖上设置有抽真空管道；真空腔内部设置有结构相同的第二U型管和第一U型管，第二U型管和第一U型管的上端均与两通下端相连通，第二U型管和第一U型管外侧缠绕有加热丝，加热丝的两端分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器的通孔；

真空腔外部设置有进口管道、缓冲管道和出口管道，进口管道出口与第一U型管的进口连接，第一U型管的出口与缓冲管道的进口连接，缓冲管道的出口与第二U型管的进口连接，第二U型管的出口与出口管道连接；

加热控制部件位于量热器外部，加热控制部件与加热丝相连。

本发明进一步的改进在于，加热丝的两端分别设置有紫铜块；紫铜块套装在第二U型管和第一U型管，紫铜块上开设有用于放置第一温度传感器和第二温度传感器的通孔；