本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種液體比熱容測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

比熱容作為流體的基本物理性質(zhì)，是當(dāng)今科研項(xiàng)目及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中評(píng)價(jià)流體物質(zhì)尤其是功能流體材料的重要物理量，也是流體工質(zhì)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程中的重要參數(shù)之一。精確的流體比熱容數(shù)據(jù)主要依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)量獲得，其測(cè)量方法很多，按照量熱器熱交換方式不同可分為冷卻法和加熱法兩大類。加熱法在工程實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)測(cè)量中比較容易實(shí)現(xiàn),因而被廣泛應(yīng)用。加熱法又可分為流動(dòng)型和非流動(dòng)型兩種。隨著材料科學(xué)、能源科學(xué)、計(jì)算科學(xué)以及傳感、信息等科學(xué)和測(cè)量工程技術(shù)的飛速發(fā)展，相關(guān)測(cè)量方法在不斷完善，手段、儀器設(shè)備日趨先進(jìn)。

液體比熱測(cè)量的基本原理、方法變化不大，其先進(jìn)性的關(guān)鍵在于液體熱量變化與溫度變化能否精確測(cè)量。在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，由于工業(yè)基礎(chǔ)好、知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系完善、市場(chǎng)機(jī)制長(zhǎng)久良性競(jìng)爭(zhēng)運(yùn)作，各種成型的可在實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)上應(yīng)用的熱物性測(cè)量?jī)x器很多，其中可測(cè)量液體比熱的儀器有：1)法國(guó)塞塔拉姆公司的C80微量熱儀，該儀器適用溫度范圍為室溫～300℃，而本項(xiàng)目需要測(cè)量液體在0～350℃的比熱容；2)美國(guó)DECAGON公司的KD2Pro熱特性分析儀，該儀器應(yīng)用的測(cè)試溫度范圍為-50～150℃，比熱測(cè)量精度為5％，其溫度范圍和測(cè)量精度達(dá)不到本項(xiàng)目要求；3)日本京都電子工業(yè)株式會(huì)社(KEM)的SHA-500液體比熱容測(cè)定儀；該儀器測(cè)量溫度范圍為4～85℃，溫度范圍較窄，不能用于測(cè)量高溫液體的比熱容。

在中國(guó)國(guó)內(nèi)，相應(yīng)的液體比熱測(cè)量?jī)x器還不太成熟，其中相對(duì)成熟的是西 安夏溪電子科技有限公司的HC2000液體比熱計(jì)，其他的則大多是比較簡(jiǎn)陋的測(cè)量裝置，集成化和自動(dòng)化程度低，存在測(cè)量精度不高、重復(fù)性、穩(wěn)定性不好等問(wèn)題，無(wú)法滿足工業(yè)應(yīng)用需求。

綜上所述，現(xiàn)有的液體比熱容測(cè)量?jī)x器設(shè)備測(cè)量溫度范圍較窄，或者精度較低，集成化與自動(dòng)化程度低，應(yīng)用范圍受到限制，很難滿足高溫液體比熱容測(cè)量需求。因此，有必要研制可測(cè)量高溫液體的高精度比熱容測(cè)量?jī)x器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的存在的不足，提供一種液體比熱容測(cè)量裝置。

為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種液體比熱容測(cè)量裝置，包括液體流動(dòng)循環(huán)模塊，所述液體流動(dòng)循環(huán)模塊包括樣品容器、流量泵、量熱器、冷卻器和膨脹箱，所述樣品容器通過(guò)輸送管與流量泵連接，所述流量泵通過(guò)輸送管與量熱器連接，所述量熱器通過(guò)輸送管與冷卻器連接，所述冷卻器通過(guò)輸送管與膨脹箱連接，所述膨脹箱通過(guò)輸送管與流量泵連接；所述膨脹箱與流量泵之間的輸送管上設(shè)置電磁閥。

所述樣品容器與流量泵之間的輸送管上安裝有過(guò)濾器和電磁閥，用于過(guò)濾待測(cè)量樣品，保證待測(cè)量樣品在液體流動(dòng)循環(huán)模塊能夠順暢運(yùn)轉(zhuǎn)。

所述流量泵與量熱器之間的輸送管上安裝預(yù)熱器，用于對(duì)進(jìn)入量熱器的測(cè)量樣品進(jìn)行溫度預(yù)調(diào)節(jié)。

所述量熱器包括溫度計(jì)和加熱組件，兩個(gè)溫度計(jì)分別安裝于加熱組件的兩側(cè)。其中，所述加熱組件由進(jìn)水端的電阻加熱段、微波加熱段和電磁加熱段串接組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)液體的快速穩(wěn)定加熱，減少誤差。

優(yōu)選的，所述量熱器包括電阻加熱段、微波加熱段和電磁加熱段，所述電阻加熱段、微波加熱段和電磁加熱段為并聯(lián)設(shè)置，所述電阻加熱段、微波加熱段和電磁加熱段的入口端與流入輸送管連接，所述電阻加熱段、微波加熱段和電磁加熱段的出口端與流出輸送管連接，在電阻加熱段、微波加熱段和電磁加 熱段的入口端設(shè)置控制流通的閥門。

所述電阻加熱段內(nèi)的流通管可以是銅管或者不銹鋼管，在流通管上設(shè)置發(fā)熱電阻絲，用于加熱帶測(cè)量流體，可以用于測(cè)量普通流體。

所述微波加熱段的流體管可以是陶瓷管，微波產(chǎn)生元件設(shè)置于陶瓷管外側(cè)，可以高效快速的對(duì)陶瓷管內(nèi)的待測(cè)流體進(jìn)行加熱，且具有極高的耐腐蝕性。

所述電磁加熱段的流體管可以是鐵質(zhì)管，電磁加熱組件設(shè)置在所述流體管外側(cè)，可以高效快速的對(duì)鐵質(zhì)管內(nèi)的低腐蝕的待測(cè)流體進(jìn)行加熱。

為了提高鐵質(zhì)管的耐腐蝕性，在所述鐵質(zhì)管的內(nèi)側(cè)壁涂敷防腐蝕層，所述防腐蝕層可以是聚四氟乙烯涂層。

液體比熱容測(cè)量的關(guān)鍵問(wèn)題在于液體溫度變化與熱量變化能否精確測(cè)量。本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：

1)、解決高溫測(cè)量環(huán)境的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，以測(cè)量液體在高溫條件下的比熱容，填補(bǔ)高溫液體比熱容測(cè)量的國(guó)內(nèi)空白；

2)、解決溫度變化的精確測(cè)量與控制問(wèn)題，使得溫度測(cè)量分辨率高，溫度控制準(zhǔn)確；

3)、解決液體熱量變化的精確測(cè)量與控制問(wèn)題，最大限度減少散熱損失，減小測(cè)量不確定度；

4)、解決多參數(shù)、多通道數(shù)據(jù)采集測(cè)控技術(shù)及實(shí)時(shí)測(cè)控和數(shù)據(jù)后處理技術(shù)問(wèn)題，以檢測(cè)液體比熱動(dòng)態(tài)變化情況，提高檢測(cè)結(jié)果的精確性，拓展其適用范圍。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一種液體比熱容測(cè)量裝置的系統(tǒng)構(gòu)造示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中量熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中量熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中自動(dòng)測(cè)控模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合 附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型一種進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，不用于限定本實(shí)用新型。

一種液體比熱容測(cè)量裝置，如圖1所示，包括液體流動(dòng)循環(huán)模塊和自動(dòng)測(cè)控模塊。所述液體流動(dòng)循環(huán)模塊包括樣品容器1、流量泵3、量熱器6、冷卻器7和膨脹箱8，所述樣品容器1通過(guò)輸送管與流量泵3連接，所述流量泵3通過(guò)輸送管與量熱器6連接，所述量熱器6通過(guò)輸送管與冷卻器7連接，所述冷卻器7通過(guò)輸送管與膨脹箱8連接，與流量泵3連接；所述膨脹箱8與流量泵3之間的輸送管上設(shè)置電磁閥。所述樣品容器1與流量泵3之間的輸送管上安裝有過(guò)濾器2和電磁閥，用于過(guò)濾測(cè)量樣品，保證液體流動(dòng)循環(huán)模塊能夠順暢運(yùn)轉(zhuǎn)。所述流量泵3與量熱器6之間的輸送管上安裝預(yù)熱器5，用于對(duì)進(jìn)入量熱器6的測(cè)量樣品進(jìn)行溫度預(yù)調(diào)節(jié)。所述流量泵3與預(yù)熱器5之間設(shè)置電磁閥4。所述樣品容器1可以通過(guò)輸送管與所述預(yù)熱器5連接，且在輸送管上設(shè)置閥門。所述膨脹箱8通過(guò)輸送管與所述樣品容器1連接。

如圖2所示，所述量熱器6包括溫度計(jì)(61，62)和加熱組件63，兩個(gè)溫度計(jì)(61，62)分別安裝于加熱組件63的兩側(cè)，分別用于測(cè)量加熱組件63兩側(cè)的溫度。其中，所述加熱組件63可以由進(jìn)水端的電阻加熱段、微波加熱段和電磁加熱段串接組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)液體的快速穩(wěn)定加熱，減少誤差。

如圖3所示，所述量熱器6包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的電阻加熱段64、微波加熱段65和電磁加熱段66，所述電阻加熱段64、微波加熱段65和電磁加熱段66為相互并聯(lián)設(shè)置。優(yōu)選的，所述電阻加熱段64、微波加熱段65和電磁加熱段66并聯(lián)排布的中心點(diǎn)連線的橫截面為三角形，這樣可以節(jié)約空間，也有利于流體無(wú)阻力的通過(guò)。所述電阻加熱段64、微波加熱段65和電磁加熱段66的入口端與流入輸送管連接，所述電阻加熱段64、微波加熱段65和電磁加熱段66的出口端與流出輸送管連接，在電阻加熱段64、微波加熱段65和電磁加熱段66的入口端設(shè)置控制流通的閥門67，用于選擇加熱管程。優(yōu)選的，所述電阻加熱段64、微波加熱段65和電磁加熱段66彼此之間的間距為1-3cm,這樣可 以節(jié)約空間，且有效的減少流通阻力。

所述電阻加熱段67內(nèi)的流通管可以是銅管或者不銹鋼管，在流通管上設(shè)置發(fā)熱電阻絲，用于加熱帶測(cè)量流體，可以用于測(cè)量普通流體。

所述微波加熱段65的流體管可以是陶瓷管，微波產(chǎn)生元件設(shè)置于陶瓷管外側(cè)，可以高效快速的對(duì)陶瓷管內(nèi)的待測(cè)流體進(jìn)行加熱，且具有極高的耐腐蝕性。

所述電磁加熱段66的流體管可以是鐵質(zhì)管，電磁加熱組件設(shè)置在所述流體管外側(cè)，可以高效快速的對(duì)鐵質(zhì)管內(nèi)的低腐蝕的待測(cè)流體進(jìn)行加熱。

為了提高鐵質(zhì)管的耐腐蝕性，在所述鐵質(zhì)管的內(nèi)側(cè)壁涂敷防腐蝕層。所述防腐蝕層的厚度可以是0.05-0.08微米。所述防腐蝕層可以是聚四氟乙烯涂層。

如圖4所示，所述自動(dòng)測(cè)控模塊包括測(cè)控單元、測(cè)控傳感器、電源控制元件和電子天平，所述測(cè)控傳感器、電源控制元件和電子天平分別與測(cè)控單元連接，測(cè)控傳感器和電子天平將收集數(shù)據(jù)反饋給測(cè)控單元，所述電源控制元件接收測(cè)控單元指令。其中，所述測(cè)控單元為溫度計(jì)。所述量熱器8安裝電子天平上，用于測(cè)量流體質(zhì)量。所述電源控制元件控制加熱電源，使溫度處于要求狀態(tài)。在所述量熱器外設(shè)置絕熱屏，用于減少熱量散失，保持測(cè)量環(huán)境穩(wěn)定。所述測(cè)控單元可以是PC機(jī)。

本實(shí)用新型采用目前國(guó)際公認(rèn)的測(cè)量流體比熱最先進(jìn)的方法，開發(fā)具有測(cè)試準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)集成化、自動(dòng)化的高溫液體比熱容測(cè)定儀。該儀器可測(cè)量0～350℃條件下有機(jī)熱載體(導(dǎo)熱油)、石油、潤(rùn)滑油、各種有機(jī)混合液等流體的比熱容值，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在高溫液體比熱容測(cè)定領(lǐng)域的空缺。

采用多參數(shù)、多通道數(shù)據(jù)采集測(cè)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化檢測(cè)，同時(shí)，利用實(shí)時(shí)測(cè)控及數(shù)據(jù)后處理技術(shù)，檢測(cè)液體比熱動(dòng)態(tài)變化情況，提高檢測(cè)結(jié)果的精確性，拓展其適用范圍。

具有先進(jìn)、準(zhǔn)確、可靠、穩(wěn)定、高度重復(fù)性；體現(xiàn)高度集成化、自動(dòng)化；檢測(cè)過(guò)程上體現(xiàn)簡(jiǎn)單清晰、快速；檢測(cè)適應(yīng)范圍上體現(xiàn)廣泛性及專業(yè)性的統(tǒng)一。

測(cè)量精度：±3％；重復(fù)性：±2％。儀器適用范圍廣泛，可測(cè)量樣品包括：有機(jī)熱載體(導(dǎo)熱油)、石油、潤(rùn)滑油、各種有機(jī)混合液等各種流體；溫度：0～350℃；比熱：0～5.000kJ/(kg·K)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)技術(shù)方案以及方案構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。