[發(fā)明專利]用于測量相變的轉(zhuǎn)變速率的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611096577.2
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN107037072B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉藎忱
• 申請（專利權(quán)）人: 劉藎忱
• 主分類號(hào): G01N25/02
• 分類號(hào): G01N25/02;G01N25/56
• 代理公司: 11332 北京品源專利代理有限公司
• 代理人: 楊生平;任慶威

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于測量材料的第一相(1)與材料的第二相(2)之間的轉(zhuǎn)變速率的方法和裝置(18)，其中，所述材料在第一相(1)中是固態(tài)或液態(tài)的且在第二相(2)中是氣態(tài)的。本方法包括在第一相(1)和第二相(2)之間的界面區(qū)(3)處提供包括多個(gè)導(dǎo)體過渡(6)的熱電堆(4)，其中，所述熱電堆(4)具有包括導(dǎo)體過渡(6)中的每隔一個(gè)的第一部分(7)以及包括其余導(dǎo)體過渡(6)的第二部分(8)。另外，所述方法包括測量施加于熱電堆(4)上并表示熱電堆(4)的第一部分(7)和第二部分(8)之間的溫差的熱電電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于測量材料的固相或液相與材料的氣相之間的轉(zhuǎn)變速率的方法和裝置。特別有利地，本發(fā)明可以應(yīng)用于測量相變(特別是水的液-氣相變)的轉(zhuǎn)變速率。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用于測量諸如乙醇之類的其它材料的相之間的轉(zhuǎn)變速率。

可以基于材料的相變的速度來確定一系列物理量。本發(fā)明因此還涉及用于測量相變的轉(zhuǎn)變速率的方法和裝置的應(yīng)用。

背景技術(shù)

從US 7,631,538 B2了解用于測量來自表面的蒸汽通量的裝置。更具體地，該表面是要確定其水分流失速率的人類皮膚。將小管的第一末端放在表面上。借助于在小管的延伸方向上相互間隔開的大氣濕度傳感器，測量小管中的濕度梯度。然后，可以用所獲得的數(shù)據(jù)來計(jì)算離開表面的蒸汽通量。

從US 4,312,218 A了解一種用于測量植物葉子的蒸騰作用的所謂氣孔計(jì)。將要測量的葉子裝入隔室中。然后，以隔室中的大氣濕度保持恒定的方式控制干燥空氣到隔室中的流動(dòng)。最后可以根據(jù)空氣的流動(dòng)速度來確定葉子的蒸騰作用。

所述已知方法每個(gè)都基于氣相中的水分濃度的動(dòng)態(tài)測量以便表征水的液-氣相變。轉(zhuǎn)變速率的此類間接測量可能是相對耗時(shí)的且可能對外部條件非常敏感地做出反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于測量材料的固相或液相與氣相之間的相變的轉(zhuǎn)變速率的方法和裝置，其允許進(jìn)行盡可能容易、可靠且直接的測量。

本發(fā)明提供了一種用于測量材料的第一相與該材料的第二相之間的轉(zhuǎn)變速率的方法和裝置。在第一相中，材料以固態(tài)或液態(tài)存在。在第二相中，材料處于氣態(tài)。

本發(fā)明允許直接地在第一相和第二相之間的界面區(qū)處測量轉(zhuǎn)變速率。借助于根據(jù)本發(fā)明的方法和/或裝置，可以將材料的兩個(gè)相之間的實(shí)際轉(zhuǎn)變速率確定為物理量，例如以[mol/(m^2*s)]為單位(相對于界面區(qū)的測量剖面)。然而，根據(jù)應(yīng)用，這可能是相對耗時(shí)的，因?yàn)槠淇赡芤笠阎獥l件下的校準(zhǔn)測量或參考值。對于某些應(yīng)用而言，測量例如與實(shí)際轉(zhuǎn)變速率(由此可以在實(shí)現(xiàn)適當(dāng)校準(zhǔn)測量的同時(shí)確定轉(zhuǎn)變速率)成比例或者允許比較不同的測量轉(zhuǎn)變速率的量(例如下面描述的熱電電壓)就足夠了。在本發(fā)明的意義內(nèi)，還可以將此類量的確定視為在不參與實(shí)際轉(zhuǎn)變速率的顯式量化的同時(shí)在相之間“測量轉(zhuǎn)變速率”。

本發(fā)明是基于由于相變的潛熱(蒸發(fā)或冷凝熱和/或升華或再升華熱)而在相之間的界面區(qū)處存在的溫差的測量。

為了測量溫差，根據(jù)本發(fā)明方法，在第一相和第二相之間的界面區(qū)處提供熱電堆。

熱電堆將熱電效應(yīng)用于溫度測量，并且例如可從輻射檢測器中的應(yīng)用了解。其包括被平行地地?zé)徇B接且成行地電連接的多個(gè)熱電偶。可以借助于電壓測量裝置將由單獨(dú)熱電偶產(chǎn)生的部分電壓的和分接在熱電堆的兩個(gè)末端之間作為熱電電壓。熱電堆包括例如采取單獨(dú)導(dǎo)線或?qū)Ь€段的形式的多個(gè)導(dǎo)電元件。提供了由兩種不同材料(例如康銅和銅或碲和銻，其被交替地成行布置而形成熱電堆)制成的導(dǎo)體元件。由不同材料制成的連續(xù)導(dǎo)體元件在導(dǎo)體過渡處被分別地相互連接并形成熱電堆的熱電偶。熱電堆包括包含導(dǎo)體過渡中的每隔一個(gè)的第一部分和包含其余導(dǎo)體過渡的第二部分。優(yōu)選地，第一部分和第二部分彼此相對地定位，特別地其被相互平行地設(shè)置。由熱電堆輸出的熱電電壓表示熱電堆的第一部分和第二部分之間的溫差。