[发明专利]一种虹吸式流体比热容测量方法

说明书

本发明公开了一种虹吸式流体比热容测量方法，该测量方法所采用的装置包括用于容纳混合流体的混合容器、用于盛装待测流体的流体容器、对流体容器进行加热恒温的控温加热机构、雾化喷头、与雾化喷头进口连通的两组进管、各单元的测温元件以及温度显示器。本发明方法利用虹吸效应实现工作流体和待测流体快速、充分混合，测量出工作流体、待测流体和混合后流体的温度及待测流体和混合后流体的质量，根据热力学第一定律实现待测流体比热容的测定。该测量方法中虹吸的待测流体被高速工作流体冲击形成雾化，冷热流体热交换充分，具有装置结构简易，物理原理清晰，数据处理简单，响应时间快和误差小等优点，适用于流体比热容的精确测定。

技术领域

本发明属于流体力学和热学技术领域，具体涉及一种虹吸式流体比热容测量方法。

背景技术

液体比热容是液体能源和流体工质应用中重要参数，在保温、供热、贮热管道设计、工质材料设计、贮能材料的研究及开发中，均需准确可靠的数据。精确的流体比热容数据主要依靠实验测量获得，但国内现存在装置不成熟，测量范围和精度有限，相关数据缺乏等问题，需要研发高精度高温个体比热测量仪器。传统的液体比热容测量方法主要有电热法、比较法、混合法等，存在的不足主要有设备过多且操作复杂等问题，并且人为操作会对实验结果产生较大影响，若通过散热修正获得较为精确的结果，则需要进行大量复杂的计算。其中电热法的加热棒无法使待测流体均匀受热，并且其搅拌装置容易导致热量逸散，加速液体的蒸发，因此无法从根本上解决与周围环境热交换的问题。比较法则存在操作复杂，并且计算量较大，无法直观的计算出液体的比热容。而传统的混合法测量液体比热容时，无法有效克服实验过程中的散热和酒精温度计测温带来的误差，最后仍需要通过人工修正得到精确数值。考虑到上述问题，项目首次提出一种虹吸式流体比热容测量方法。该方法利用虹吸效应实现流体的快速混合，且虹吸的待测流体被高速工作流体冲击雾化，实现冷热流体的充分热交换。装置中设计测温系统在接近雾化喷头并实现实时直观测温的同时，能有效降低热量的损失，有利于减少实验误差。通过测出混合前后流体的质量和温度，从而实现对流体比热容的精确测量。

发明内容

针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种虹吸式流体比热容测量方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种虹吸式流体比热容测量方法，该方法利用虹吸效应实现工作流体和待测流体快速、充分混合，测量出工作流体、待测流体和混合后流体的温度及待测流体和混合后流体的质量，根据热力学第一定律实现待测流体比热容的精确测定。本发明中工作流体和待测流体为气体、液体、溶液等流体。

本发明方法所采用的装置，包括用于容纳混合流体的混合容器、用于盛装待测流体的流体容器、雾化喷头；

雾化喷头的出液口置于混合容器内，雾化喷头设有工作流体口和虹吸口两组进口，工作流体口与进管I相连通，进管I为工作流体进入的流管；虹吸口与进管II相连通，进管II为待测流体输送的流管，进管II的另一端插入流体容器中；

流体容器放置在控温加热机构上；混合容器、流体容器、进管I、进管II上均安装测温元件；各组测温元件均与温度显示器电连接。

进一步地，为了减少热量散失，提高测量精度，进管I、进管II、雾化喷头以及各接口处均包裹绝热材料；混合容器采用保温容器，优选真空保温杯。

进一步地，进管I、进管II上的测温元件安装在靠近雾化喷头的接口处，同时用胶水等粘结剂封装。

本发明测量方法步骤为：

1.配置一定浓度的待测流体，称量并记录质量m₁；

2.将待测流体置于控温加热机构上加热至优选温度；

3.连接仪器管道，将进管I连接至工作流体，将进管II插入流体容器的待测流体中，将雾化喷头下的管道插入收集混合流体的混合容器中；