[發明專利]一種流體熱物性測量的實驗平臺

有效

• 申請號: 200810018347.3
• 申請日: 2008-05-30
• 公開（公告）號: CN101320028A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 吳江濤;尹建國;潘江
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N25/00;B01L7/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明涉及流體熱物理研究領域，尤其涉及流體熱物理性質的實驗測量 領域，具體為一種流體熱物性測量的實驗平臺。

背景技術

流體的熱物性對于許多的科學研究和工程設計領域，特別是在能源、動 力、制冷和化工等領域，都是不可缺少的基礎參數，對于提高熱能與機械能 的轉換效率、減少污染物排放等方面都有著重要的作用。因此，獲取滿足用 戶使用要求的流體熱物性數據始終是熱物性研究人員所圍繞和關心的問題。 特別是目前工程熱物理領域的大量原創性研究，如清潔汽車燃料、新型動力、 制冷和熱泵循環，氫能和太陽能利用、功能流體強化傳熱、廢棄物處理等， 均涉及了許多的新工質及混合工質，而這些工質的熱物性數據普遍缺乏，不 利于整個研究的進一步深入。可以認為，在工程熱物理領域，要取得原創性 的科研成果，擁有高精度的工質熱物性數據就是必須首先解決的關鍵問題之 一。

流體熱物性數據的獲取途徑主要有：實驗測量、理論推算和計算機模擬。 利用計算機模擬方法來獲取流體物性數據是隨著計算機技術的發展而產生 的，盡管整體研究還處于起步階段，但已表現出了良好的前景，然而就現階 段的研究水平而言，由于其精度較低，想要利用計算機模擬的方法取代實驗 測量或理論推算則顯然是不可能的。到目前為止，可以認為實驗測量仍然是 流體熱物性數據獲取的最主要的途徑，而且沒有精確的實驗數據作基礎，就 不能得到合理的計算機模擬結果或理論推算結果，因此在今后很長的一段時 間內，實驗研究仍將是流體熱物性研究的最主要的手段。而本發明正是為流 體熱物性的實驗研究提供了一個能夠滿足其測量精度要求的基礎實驗平臺。

另外，就流體熱物性實驗研究的現狀而言，目前仍處于半自動或手工狀 態，這樣在實驗過程就需要消耗大量的人力和物力，而且測量周期很長，這 顯然不能滿足當前工業界和其他領域對新工質的熱物性數據的大量需求。本 發明作為一個流體熱物性研究的基礎實驗平臺，實現了溫度和壓力基本熱工 參數測量的自動化，提高了流體熱物性測量的自動化程度，縮短了測量周期。

發明內容

本發明的目的在于提供一種流體熱物性測量的實驗平臺，它能夠提供溫 度連續調節并自動穩定的恒溫實驗環境，滿足流體熱物性實驗要求的溫度自 動測量和壓力自動測量，為提高熱物性測量的自動化水平提供了保證，有助 于流體熱物性實驗測量精度的提高。

為了達到上述技術目的，本發明采用以下技術方案予以實現：一種流體 熱物性測量的實驗平臺，包括計算機，由計算機控制的恒溫實驗環境和壓力 測控系統，以及熱物性實驗中用于待測流體的溫度測量系統，其溫度測量信 號輸入計算機，其特征在于，可以實現熱物性測量過程中的恒溫實驗環境控 制、待測流體壓力和溫度信號自動測量的同步進行，可為流體熱物性實驗的 自動化測量提供一個基礎的實驗平臺，恒溫實驗環境含有盛裝有恒溫介質的 槽體、向恒溫介質提供熱量的加熱裝置、向恒溫介質提供冷量的制冷裝置、 溫度檢測裝置以及熱平衡控制裝置，所述溫度檢測裝置向計算機提供恒溫介 質的溫度信息，計算機產生決策信息輸入熱平衡控制裝置，熱平衡控制裝置 控制所述加熱裝置和制冷裝置向恒溫介質提供熱量或冷量以維持恒溫介質的 恒溫狀態。

將實驗裝置置于恒溫介質中，所述實驗裝置內充入待測流體并分別與壓 力測控系統和溫度測量系統相連接，所述實驗裝置用于待測流體的熱物性實 驗測量。當實驗裝置內待測流體的溫度與恒溫介質溫度達到穩定的平衡狀態 后，壓力測控系統和溫度測量系統可分別獨立的對實驗裝置內待測流體的壓 力信號和溫度信號進行測量，既保證了測量的精度和準確度，又具有較高的 自動化程度。

本發明具有以下特點：

(1)、所述槽體含有外槽、內槽、隔熱層、換熱器、整流柵、觀察窗和攪 拌器。內槽、外槽之間填充隔熱保溫材料作為隔熱層，有效的減小了恒溫介 質與環境的熱量交換，降低了恒溫介質的溫度波動度。換熱器設置在內槽底 部并與所述制冷裝置相連通，保證了冷量傳遞過程中的均勻性，有效的提高 了恒溫介質的溫度控制精度。所述整流柵設置在內槽里，將內槽分為加熱區 和工作區，所述加熱裝置設置在內槽加熱區，避免了熱量對所述實驗裝置的 直接沖擊。所述攪拌器布置在加熱區的中心位置，攪拌器軸上等距布置三個 攪拌葉輪，每個葉輪沿圓周均布三個葉片，相鄰兩個葉輪的葉片角度相同， 方向相反，攪拌器的設置增加了恒溫介質的擾動流動，降低了恒溫介質的溫 度不均勻性。