本发明专利技术提供的可变容积流体热物性测量装置，包括：变容积模块、可视化平衡釜及恒温模块、测量模块，所述恒温模块包括恒温浴、温度测量模块、压力测量模块、密度测量模块及组分测量模块，由于可变容积模块内的加压流体与可视化平衡釜内目标流体由弹性元件隔绝，互不接触，对已知质量的待测流体通过恒温浴将整个装置升温至接近待测流体的临界温度，可不重新装填工质，而是通过冲放加压流体使弹性元件伸缩，改变待测流体所在腔体的容积，进而改变待测流体的体积，通过温度、压力、组分测量模块测出此时流体的温度、压力、组分，计算此时的密度，该装置还能够较快的测量流体的临界温度、压力、密度及组分，节省了不必要的实验次数，缩短实验周期。
A device for measuring thermophysical properties of variable volume fluid
【技术实现步骤摘要】
一种可变容积流体热物性测量装置
本专利技术涉及流体热物性测量领域，特别涉及一种可变容积流体热物性测量装置。
技术介绍
流体的热物性数据在能源、化工、制冷、动力等许多科学研究和工程设计领域都是不可缺少的基础参数，对于提高热能与机械能的转换效率、减少污染物排放等方面都有着重要作用。因此，获取满足用户使用要求的流体热物性数据始终是相关研究人员所围绕和关心的问题。特别是目前工程热物理的大量前沿研究，如清洁汽车燃料，新型动力、制冷和热泵循环，氢能和太阳能利用，功能流体强化传热，废弃物处理等都涉及许多新的工质尤其是混合工质，而这些工质的热物性数据特别是临界热物性数据的临界性质(临界温度Tc、临界压力pc、临界密度ρc、临界组成xc)作为混合工质重要的热力学参数之一，能够反映真实流体的性质，提供混合工质的相变边界。有了这些临界参数，就可以通过状态方程推算混合工质的热力学性质和迁移性质。因此，混合工质的高精度临界参数测量具有重要意义。流体热物性数据的获取途径主要有：实验测量、理论推算和计算机模拟。利用计算机模拟方法来获取流体物性数据是随着计算机技术的发展而产生的，尽管整体研究还处于起步阶段，但已表现出了良好的前景，然而就现阶段的研究水平而言，由于其精度较低，想要利用计算机模拟的方法取代实验测量或理论推算则显然是不可能的。到目前为止，可以认为实验测量仍然是流体热物性数据获取的最主要的途径，而且没有精确的实验数据作基础，就不能得到合理的计算机模拟结果或理论推算结果，因此在今后很长的一段时间内，实验研究仍将是流体热物性研究的最主要的手段。而本专利技术正是为流体临界热物性的实验研究提供了一个能够满足其测量精度要求的基础实验平台。另外，就混合工质流体临界热物性实验研究的现状而言，目前的测量方式仍依靠人工进行大量的重复测量，每次测量都要改变工质的平均密度使其接近临界密度才能观察到临界现象，且多数实验装置不能同时测量流体的多个临界参数，再加上临界点本身的特殊性质使得每一次测量所需的时间都要十几小时，导致临界参数的实验数据需要的时间极长，远远无法满足工业界和其他领域对流体临界热物性数据的大量需求。
技术实现思路
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种节省实验次数，缩短实验周期的可变容积流体热物性测量装置。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种可变容积流体热物性测量装置，包括：变容积模块、可视化平衡釜及恒温模块，所述恒温模块包括恒温浴及测量模块，所述变容积模块及所述可视化平衡釜设置于所述恒温模块内；其中：所述变容积模块包括壳体、端盖及弹性元件，所述弹性元件的两端与所述壳体及端盖固定连接，所述弹性元件与所述壳体及端盖形成的腔体内设置有加压流体；所述可视化平衡釜包括：平衡釜身、观察镜片及平衡釜连接机构，所述平衡釜连接机构与所述壳体且靠近所述弹性元件下方腔体固定连接，由所述观察镜片的可视化窗口可观察所述平衡釜身内的情况，所述平衡釜身内设有待测流体，通过改变所述加压流体的量使得所述弹性元件发生形变改变所述待测流体的容积；所述测量模块设置于所述恒温浴外部，所述测量模块可测量所述待测流体内的温度、压力、密度及组份。在一些较佳的实施例中，所述端盖包括上端盖及下端盖，所述上端盖、所述下端盖与所述壳体配合形成所述腔体。在一些较佳的实施例中，所述上端盖上开设有加压流体入口，通过所述加压流体入口可向所述腔体内注入所述加压流体。在一些较佳的实施例中，所述加压流体入口处连接有外部气瓶、温度及压力测量模块，所述温度及压力测量模块用于计算加压流体所在腔体的体积。在一些较佳的实施例中，所述下端盖上开设有待测流体出口，所述待测流体出口与所述平衡釜身相连通，通过改变所述加压流体的冲注量对所述下端盖施加的压力，使得所述弹性元件产生弹性位移并使得所述弹性元件下方容积变化。在一些较佳的实施例中，所述弹性元件为波纹管。在一些较佳的实施例中，所述加压流体包括氮气或二氧化碳。在一些较佳的实施例中，所述加压流体通过外部加压设备注入到所述腔体内，所述加压设备包括高压气瓶、手动增压泵、电动增压泵或机械增压设备。在一些较佳的实施例中，所述可变容积流体热物性测量装置还包括可摇晃底座，所述可摇晃底座包括搅拌轮及与所述搅拌轮连接的摇摆件，所述搅拌轮设置于所述恒温浴内且位于所述平衡釜身下方，所述可摇晃底座可使所述待测流体在所述平衡釜身内充分搅拌。在一些较佳的实施例中，所述可摇晃底座采用青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金材料。在一些较佳的实施例中，所述恒温浴采用空气浴，可通过设定所述恒温浴内部的空气温度对整个装置保持恒温。在一些较佳的实施例中，所述测量模块包括：温度测量模块设置于所述恒温浴外部，所述温度测量模块可测量所述待测流体内的温度；所述压力测量模块设置于所述恒温浴外部，所述压力测量模块可测量所述待测流体内的压力；所述密度测量模块设置于所述恒温浴外部，所述密度测量模块可测量所述待测流体内的密度；所述组分测量模块设置于所述恒温浴外部，所述组分测量模块可测量所述待测流体内的组份。本专利技术采用上述技术方案的优点是：本专利技术提供的可变容积流体热物性测量装置，包括：变容积模块、可视化平衡釜及恒温模块，所述恒温模块包括恒温浴、温度测量模块、压力测量模块、密度测量模块及组分测量模块，由于可变容积模块内的加压流体与可视化平衡釜内目标流体由弹性元件隔绝，互不接触，对已知质量的待测流体通过恒温浴将整个装置升温至接近待测流体的临界温度，可不重新装填工质，而是通过冲放加压流体使弹性元件伸缩，改变待测流体所在腔体的容积，进而改变待测流体的体积，通过温度、压力、组分测量模块测出此时流体的温度、压力、组分，计算此时的密度，该装置还能够较快的测量流体的临界温度、压力、密度及组分，节省了不必要的实验次数，缩短实验周期。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种可变容积流体热物性测量装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，为本专利技术实施例提供的可变容积流体热物性测量装置的结构示意图，包括：变容积模块110、可视化平衡釜120及恒温模块130，所述恒温模块130包括恒温浴131及测量模块(图未示)，所述变容积模块110及所述可视化平衡釜120设置于所述恒温模块130内。以下详细说明各个部件之间的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可变容积流体热物性测量装置，其特征在于，包括：变容积模块、可视化平衡釜及恒温模块，所述恒温模块包括恒温浴及测量模块，所述变容积模块及所述可视化平衡釜设置于所述恒温模块内；其中：/n所述变容积模块包括壳体、端盖及弹性元件，所述弹性元件的两端与所述壳体及端盖固定连接，所述弹性元件与所述壳体及端盖形成的腔体内设置有加压流体；/n所述可视化平衡釜包括：平衡釜身、观察镜片及平衡釜连接机构，所述平衡釜连接机构与所述壳体且靠近所述弹性元件下方腔体固定连接，由所述观察镜片的可视化窗口可观察所述平衡釜身内的情况，所述平衡釜身内设有待测流体，通过改变所述加压流体的量使得所述弹性元件发生形变改变所述待测流体的容积；/n所述测量模块设置于所述恒温浴外部，所述测量模块可测量所述待测流体内的温度、压力、密度及组份。/n
【技术特征摘要】
20190927 CN 20191092208471.一种可变容积流体热物性测量装置，其特征在于，包括：变容积模块、可视化平衡釜及恒温模块，所述恒温模块包括恒温浴及测量模块，所述变容积模块及所述可视化平衡釜设置于所述恒温模块内；其中：
所述变容积模块包括壳体、端盖及弹性元件，所述弹性元件的两端与所述壳体及端盖固定连接，所述弹性元件与所述壳体及端盖形成的腔体内设置有加压流体；
所述可视化平衡釜包括：平衡釜身、观察镜片及平衡釜连接机构，所述平衡釜连接机构与所述壳体且靠近所述弹性元件下方腔体固定连接，由所述观察镜片的可视化窗口可观察所述平衡釜身内的情况，所述平衡釜身内设有待测流体，通过改变所述加压流体的量使得所述弹性元件发生形变改变所述待测流体的容积；
所述测量模块设置于所述恒温浴外部，所述测量模块可测量所述待测流体内的温度、压力、密度及组份。
2.根据权利要求1所述的可变容积流体热物性测量装置，其特征在于，所述端盖包括上端盖及下端盖，所述上端盖、所述下端盖与所述壳体配合形成所述腔体。
3.根据权利要求1所述的可变容积流体热物性测量装置，其特征在于，所述上端盖上开设有加压流体入口，通过所述加压流体入口可向所述腔体内注入所述加压流体。
4.根据权利要求3所述的可变容积流体热物性测量装置，其特征在于，所述加压流体入口处连接有外部气瓶、温度及压力测量模块，所述温度及压力测量模块用于计算加压流体所在腔体的体积。
5.如权利要求3所述的可变容积流体热物性测量装置，其特征在于，所述下端盖上开设有待测流体出口，所述待测流体出口与所述平衡釜身相连通，通过改变所述加压流体的冲注量对所述下端盖施加的压力，使...
【专利技术属性】
技术研发人员：董学强，姚晓宇，公茂琼，赵延兴，胡勤国，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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