[发明专利]采用逼近法升温测定溶液比热容的装置及测试方法

摘要

一种采用逼近法升温测定溶液比热容的装置及测试方法，属于比热容测定技术领域。该装置包括内管溶液加热系统、外管自动逼近升温系统、外管真空绝热系统、数据采集系统。用溶液内置加热棒持续加热溶液，开启磁力加热搅拌器，用磁力搅拌子搅拌内管溶液，使内管中温度场均匀。采用继电器控制外管加热电路通断，使外管温度始终与溶液温度逼近，阻止溶液以热传导形式与环境进行热交换。同时辅以抽真空、加保温层等措施，保证溶液不向环境中散热，加热棒加热量即全部用于内管溶液加热系统升温。利用公式Q＝Pt＝cm△T，测出溶液比热容，其中P是加热体的发热功率，由功率表直接测出。该装置结构简单，操作方便，能够自动进行外管温度控制，辅以PID算法，控制精度高。

主权项

一种采用逼近法升温测定溶液比热容的装置，其特征在于：包括内管溶液加热系统、外管自动逼近升温系统、外管真空绝热系统、数据采集系统；其中，内管溶液加热系统包括内管(7)、加热棒(17)、热电偶(15)、加热棒套管(16)、胶塞(10)、磁力搅拌子(18)、内管密封圈(11)、圆锥体(19)；内管密封圈(11)中间有一圈凹槽，内管(7)管口(12)处有一圈凸起(9)，嵌入密封圈(11)凹槽中；在内管密封圈(11)中心位置打孔，加热棒(17)及加热棒套管(16)穿过内管密封圈(11)上的孔，加热棒套管(16)中放有硅油，硅油上部留有一定防止硅油受热膨胀的空间，加热棒套管(16)顶部由胶塞(10)封住，胶塞(10)上打孔，使加热棒(17)深入到套管(16)底部，加热棒套管(16)高度略高于内管(7)底部的磁力搅拌子(18)；热电偶(15)略高于加热棒(17)，防止测量温度被影响；磁力搅拌子(18)在内管(7)底中间部位；内管(7)底部有圆锥体(19)在外支撑，防止抽真空时内管(7)从内管密封圈(11)脱落，圆锥体(19)与内管(7)底部为点接触，防止内管(7)通过圆锥体(19)向外导热；外管自动逼近升温系统包括外管(14)、外管密封圈(8)、加热片(6)、侧壁保温材料(4)、底部保温材料(20)、侧壁热电偶(5)；外管密封圈(8)中间有一圈凹槽，外管(14)管口处有一圈凸起(13)，嵌入外管密封圈(8)凹槽中；外管(14)外壁一周及底部均包裹加热片(6)，加热片(6)外侧包裹侧壁保温材料(4)及底部保温材料(20)；外管(14)内壁中间部位粘有侧壁热电偶(5)；加热片(6)电路串联继电器，控制加热片(6)供电电路的通断，以实现外管(14)温度与溶液温度的逼近；外管真空绝热系统包括宝塔嘴(3)、压力表(2)、真空泵(1)，外管(14)中下部有宝塔嘴(3)，宝塔嘴(3)可使连接管道与宝塔嘴(3)连接处贴紧，防止漏气；宝塔嘴(3)与压力表(2)相连，当真空度高于50kPa时阀门自动关闭，当真空度低于50kPa时阀门自动开启；压力表(2)连接真空泵(1)，用于将内管(7)、外管(14)之间抽真空，防止溶液热量以对流形式向环境散出。数据采集系统包括功率表、温度变送器、USB转换器、上位机、继电器(21)；内管(7)中加热棒(17)连接功率表，测得加热功率，并通过USB转换器连接上位机；内管(7)中的热电偶(15)及外管(14)内壁的侧壁热电偶(5)分别连接温度变送器，温度变送器将温度信号转换为网络信号，再将信号传输给上位机，上位机计算机程序采用PID算法控制继电器(21)，自动保持外管(14)温度与溶液温度时刻逼近。