热焓式液体浓度自动测定仪制造技术

本发明专利技术提供一种液体浓度自动测定仪，并具体设计一种新型硫酸浓度计．这种仪器的设计原理是：当所测物质与辅助物（如水）混合时发生某一反应且伴随着热量产生，此热（ΔＨ）使被测物的温度发生变化，此温度（ΔＴ）经感温元件转为可记录信号（如ε），由记录仪记录下来显示被测物（如硫酸）的浓度．以此原理制成的热焓式硫酸浓度计与其它类型浓度计（如电导式、密度式）相比，具有精度高、测量范围广、成本较低、耐腐蚀、使用方便等优点．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种浓度自动记录分析仪，用以自动连续地测定液体浓度。无机酸的工业生产中，需对酸的浓度加以监测。例如，在硫酸工业中，需对93%干燥酸及98%吸收酸的浓度进行自动、连续地监测。目前用以测量硫酸浓度的仪表设计原理一般依据硫酸浓度与其某一种物理常数之间的函数关系，通过测定硫酸的某种物理常数值而推测硫酸的浓度，常用的有电导式及密度式两种。电导式硫酸浓度计的原理是硫酸的电导率随浓度的不同而改变，通过两者的关系，能够从所测介质的电导率而推测硫酸的浓度。但在常温下，硫酸的电导率与浓度之间不是单值函数关系。如在20℃时，在92%及97%浓度处，其电导率值分别出现极值。因此，在常温下不能利用电导率来测量硫酸浓度。电导率与浓度的关系随温度升高而变化，当酸温升至60℃左右时，电导率的单调性有所改善。因此，一般电导式浓度计需要对介质进行加热和控温，这不仅带来仪器的复杂化，且由于电导率随温度的改变率较大，使测试精度的提高受到限制。这类硫酸浓度计的适用范围很窄，常用的有测量90～94%、96～99%、103～105%浓度范围的分析仪，相互之间一般不能替换。密度式硫酸浓度计只适用于测量浓度小于93%的硫酸，这是因为硫酸的密度与浓度之间的关系在高浓度段几乎呈平段，甚至有减少的趋势，其关系如图1所示。这种仪表的信号转换及记录系统也比较复杂。本专利技术的任务是提供一种新型测定液体浓度的装置。本专利技术任务的解决原理是当所测定的物质与另一辅助物质(如水)相混合时，因相互作用(如稀释反应)而放出热量或者吸收热量，此热(即△H)使被测物质的温度发生改变，温度的变化(△T)可由一感温元件(如热电堆)转换成可记录的信号(如ε)，此信号由记录仪记录下来，便可测定液体中物质的浓度。该方法要求选定被测物质的某一物理化学反应，使其热效应(△H)与液体中被测成分呈一单调的函数关系。附图2是本浓度计的结构图。这种浓度计包括下列5大部件用以给出恒定流量的恒流器〔1〕、〔2〕，混合反应装置〔3〕，参比装置〔4〕，感测元件〔5〕及记录系统〔6〕。具体说明如下被测物与辅助物由管道引至恒流器〔1〕、〔2〕，每个恒流器具有进口和至少两个出口，出口给出恒定的液流。一股被测物流与一股辅助物流在混合反应装置〔3〕中混合，另外一股被测物流与一股辅助物流流经参比装置〔4〕。感测元件〔5〕一端与部件〔3〕的测温口〔7〕相连，另一端与部件〔4〕的测温口〔8〕相连，用以感测被测物与参比物的温差。感测元件〔5〕的引出线与记录系统〔6〕相连，记录仪的显示盘〔9〕直接给出被测物质的浓度。本专利技术的一个实施例是热焓式硫酸浓度计，其解决原理是硫酸与水混合后，会放出大量的热。在绝热条件下，此热会提高酸-水体系的温度。如果硫酸与水的量或流量是恒定的，则酸-水体系的温升(△T)与硫酸浓度呈一单调上升的函数关系。此温升(△T)经热电堆转换为电信号(ε)，而由记录仪表记录下来。温升愈高(ε愈大)，浓度愈高;温升愈低(ε愈小)，则浓度愈低。由此便能自动、连续地测定硫酸的浓度。由于温升(△T)与浓度在全浓度范围内呈一单调上升的函数关系(见附图3)，而无极值出现。因此这种硫酸浓度计能测量0～100%范围内任意浓度的硫酸浓度，甚至能用于测量＞100%含量的硫酸浓度。本硫酸浓度计是以如下方式完成的，附图4是热焓式浓度自动测定仪实施例热焓式硫酸浓度计的结构原理图。浓度计主要由恒流器、混合器、参比装置、热电堆、记录仪五个部件组成。具体说明如下从硫酸生产线引出一股硫酸接至恒流器〔10〕的进口〔16〕;从给水系统引出一股水经过滤后接至恒流器〔11〕的进口〔19〕。恒流器〔10〕的出口〔17〕、〔18〕分别给出两股流量相等、且稳定的酸流，恒流器〔11〕的出口〔20〕、〔21〕分别给出两股流量相等、且稳定的水流。混合器〔12〕的接口〔27〕与恒流器〔10〕的出口〔18〕相连通，恒流器〔11〕的出口〔20〕与混合器〔12〕的接口〔29〕相连通。酸水在混合器〔12〕中混合反应并放出热量，使酸-水体系的温度升高。此温被热电堆〔13〕位于测温口〔30〕的探头感测。混合的酸水溶液从出口〔28〕排出返回硫酸生产系统。参比装置〔14〕的接口〔22〕与恒流器〔10〕的出口〔17〕相连通，酸流从〔17〕流出，经参比装置〔14〕，与水流进行热交换后从出口〔24〕排出;由恒流器〔11〕的出口〔21〕流出的水从接口〔23〕进入参比装置〔14〕，经换热后从出口〔25〕排出。热电堆〔13〕的另一端与位於恒流器〔14〕上的测温口〔26〕相连。由热电堆〔13〕感测的温升转换为电信号(ε)输入校正器〔31〕，校正器〔31〕用以校正因制作上的误差等因素的影响，保证记录仪给出的数据可靠。〔31〕的主要结构是一个分压器或一可调电阻(视记录仪类型而定)。经〔31〕校正后的信号输入记录仪〔15〕，刻度盘〔32〕的刻度按△T(ε)～浓度之间的函数关系直接显示出硫酸的浓度。由于本装置采用了参比线路，从而消除了因温升、外界干扰因素等所带来的绝大部分误差，提高了仪表的精度。在硫酸生产连续稳定的条件下，测试精度不低于±0.1～0.2%。本浓度计所测量H2SO4浓度范围不受限制(0～100%以至＞100%)，较其它类型硫酸浓度计测量范围广，只需要一套检测装置，不需替换。本测量仪的检测部分(包括恒流器、混合器、参比装置)系用耐腐蚀材料制成，工作安全可靠，使用寿命较长。由於硫酸的稀释热随体系温度变化而改变的值很小，该浓度计可以适用很宽的温度范围(0～200℃)。本浓度计的记录系统由普通电位差计或毫伏计组成。投入生产后，显示仪表为通用产品，易于实现产品的标准化、系列化。本浓度计的感温元件直接给出电信号(ε)，便於与电子计算机系统相连，能实现生产操作的全自动控制。由於本浓度计检测部分(包括恒流器、混合器、参比装置及连接管)由玻璃制成，显示仪表为通用产品;而电导式及密度式浓度计的检测部分及显示仪表均需专门生产，且因控温等要求而使结构变得复杂。因此，本浓度计具有结构简单、使用方便、成本低廉、耐腐蚀等优点。热焓式液体浓度自动测定仪，适用于测定至少有一种反应物为液体，且反应伴随有热效应产生的液体中成分的浓度分析。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用感温元件把热量变化转换为可供测量的信号、带有记录系统的热焓式液体浓度自动测定仪，其特征在于它由恒流器［１］、［２］、混合反应装置［３］、参比装置［４］、感温元件［５］、记录系统［６］组成；１．１恒流器［１、２］，各具有进口和至少两 个出口，一个出口给出恒定的液流，流入混合反应装置［３］，另一出口给出恒定的液流，流经参比装置［４］；１．２混合反应装置［３］，至少有两个进口和一个出口及至少一个测温口［７］；１．３参比装置［４］，至少有两个进口和两个出口及至少有一个 测温口［８］；１．４感温元件［５］一端与混合反应装置［３］的测温口［７］相连接，另一端与参比装置［４］的测温口［８］相连接，引出线与记录系统［６］相连接。

【技术特征摘要】
1.一种用感温元件把热量变化转换为可供测量的信号、带有记录系统的热焓式液体浓度自动测定仪，其特征在于它由恒流器[1]、[2]、混合反应装置[3]、参比装置[4]、感温元件[5]、记录系统[6]组成；1.1恒流器[1、2]，各具有进口和至少两个出口，一个出口给出恒定的液流，流入混合反应装置[3]，另一出口给出恒定的液流，流经参比装置[4]；1.2混合反应装置[3]，至少有两个进口和一个出口及至少一个测温口[7]；1.3参比装置[4]，至少有两个进口和两个出口及至少有一个测温口[8]；1.4感温元件[5]一端与混合反应装置[3]的测温口[7]相连接，另一端与参比装置[4]的测温口[8]相连接，引出线与记录系统[6]相连接。2.一种包括有记录仪和热电堆的热焓式硫酸浓度计，其特征在于浓度计含有2.1 恒流器〔10〕、〔11〕2.1-1 恒流器〔10〕有进口〔16〕，至少两个出口〔17〕、〔18〕;2.1-2 恒流器〔11〕有进口〔19〕，至少有两个出口〔20〕、〔21〕;2.2 参比装置〔14〕2.2-1 部件〔1...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈松生，汪存信，程慧源，蔡炳生，
申请(专利权)人：武汉大学，应城市磷肥厂，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]