CN103438956A

CN103438956A - 不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置及其方法

Info

Publication number: CN103438956A
Application number: CN2013104379826A
Authority: CN
Inventors: 杨英姿; 刘雨时; 高小建; 邓宏卫
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: CN103438956B

Abstract

不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置及其方法，属于无机相变材料性能参数测量领域。为了解决目前不能准确测定不同温度条件下无机相变材料体积变化率的问题。在容器内装入无机相变材料，通过精密刻度玻璃管向容器内注入V₀ml煤油，精密刻度玻璃管通过连接管与抽液泵连通；打开抽液泵隔绝空气开关，读所述玻璃管煤油凹液面刻度V₁ml；温控加热器调节到需要测定温度间接对无机相变材料进行加热使其充分变化，待容器内温度稳定在需要测定温度，读煤油凹液面示数V₂ml，抽液泵抽取适量煤油后，打开所述开关；待煤油凹液面再次稳定，读取示数为V₃ml，读电子称质量的变化示数，结合公式求取所述变化率。它用于测定无机相变材料体积变化率。

Description

不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置及其方法

技术领域

本发明属于无机相变材料性能参数测量的技术领域。

背景技术

无机相变材料有固定的相变温度点，在相变温度条件下，其会从固态转变为固-液混合态，或者完全的液态，如此，它的体积必然发生变化，大量试验表明，其体积会膨胀。

无机相变材料具有储能和释放能量的性质，目前已逐渐应用到节能环保领域。固体无机相变材料需要盛装在具有一定机械强度的密封容器内，为了最大程度利用容器内部空间，需要装入合理体积的无机相变材料。因为无机相变材料相变后体积膨胀，如果装满容器，极可能造成容器胀裂，故要通过试验测量无机相变材料的体积变化率，然后通过计算装入容器内合理体积量的无机相变材料。显然，无机相变材料体积变化率参数的测定非常重要。

目前传统采用阿基米德原理测定无机相变材料体积变化率的装置都很粗糙，并且都是简单的由试管等器材临时拼凑搭接组合而成。因为要避免无机相变材料与水互溶，所以采用煤油作为排开的液体，传统的方法更没有考虑到煤油在温度条件变化下的体积变化，这势必造成测定结果出现很大误差。因此，目前测量无机相变材料体积变化率的装置不能准确测定不同温度条件下无机相变材料体积变化率。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前测量无机相变材料体积变化率的装置不能准确测定不同温度条件下无机相变材料体积变化率的问题，本发明提供一种不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置及其方法。

本发明的不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置，

它包括电子称、吊架、连接管、容器、密封塞、精密刻度玻璃管、温度计、水浴槽、抽液泵和温控加热器；

吊架的顶端与电子称的称量端固定，容器与吊架固定连接，

在位于容器顶部的端口处设置密封塞使容器内密封，温度计通过密封塞插入容器内，精密刻度玻璃管的一端插入密封塞与容器内连通，精密刻度玻璃管的另一端与连接管的一端连通，连接管的另一端与带有隔绝空气开关的抽液泵的抽液口连通；

容器浸没在水浴槽盛装的水内，温控加热器的加热丝设置在水浴槽盛装的水内。

基于所述不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置的测定方法，它包括如下步骤：

步骤一：对精密刻度玻璃管与连通的容器的体积容量进行标定；

步骤二：打开密封塞，在容器内装入无机相变材料，所述无机相变材料的体积为容器体积的二分之一到三分之二之间，盖紧密封塞；

取下与精密刻度玻璃管连接的连接管，通过精密刻度玻璃管向容器内注入V₀ml的煤油，使煤油的凹液面在精密刻度玻璃管的中部，并将连接管重新与精密刻度玻璃管连接；同时读取电子称上的示数，换算单位，记录为M₁g；

步骤三：打开抽液泵的隔绝空气开关，使连接管与空气相通，读出此时煤油在精密刻度玻璃管上的凹液面示数V₁ml；

步骤四：关闭抽液泵的隔绝空气开关，打开温控加热器，使温控加热器的加热温度调节到需要测定的温度值，此时加热丝对水浴槽中的水加热，保持1-1.5小时，使容器内的无机相变材料的状态发生充分变化，且温度计的示数稳定在所述需要测定的温度值上时，打开抽液泵的隔绝空气开关，读取此时煤油在精密刻度玻璃管上的凹液面示数V₂ml；

步骤五：关闭隔绝空气开关，按动抽液泵，抽取5-10ml的煤油，然后，关闭抽液泵，打开隔绝空气开关；待连接管内的煤油完全回流排空，精密刻度玻璃管内煤油的凹液面再次稳定时，读取煤油在精密刻度玻璃管上的凹液面示数V₃ml；同时读取电子称上的示数，换算单位，记录为M₂g；

步骤六：通过以上步骤的数据V₀、V₁、V₂、V₃、M₁、M₂和已知的室温时煤油的密度ρ，根据公式

计算无机相变材料体积变化率值Ψ。

本发明的优点在于，

(1)测定过程中，只需记录精度刻度玻璃管7的示数以及精密电子称1的示数，而且操作简便，测量所需时间短。提高了测定的效率。

(2)本发明的装置充分考虑了煤油在升温后的体积膨胀，且在测定过程中，通过关闭隔绝空气开关10-1，避免了煤油升温挥发。本发明的装置密封一体化，测定结果精度高。

(3)通过调节温控加热器11的加热温度值以及观察温度计8的示数，则可以精确测定任意温度条件下的无机相变材料的体积变化率。

(4)本发明的结构简单，易于实现，生产成本低，适用测量的无机相变材料范围广。

附图说明

图1为本发明所述的不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置，它包括电子称1、吊架3、连接管4、容器5、密封塞6、精密刻度玻璃管7、温度计8、水浴槽9、抽液泵10和温控加热器11；

吊架3的顶端与电子称的称量端固定，容器5与吊架3固定连接，

在位于容器5顶部的端口处设置密封塞6使容器5内密封，温度计8通过密封塞6插入容器5内，精密刻度玻璃管7的一端插入密封塞6与容器5内连通，精密刻度玻璃管7的另一端与连接管4的一端连通，连接管4的另一端与带有隔绝空气开关10-1的抽液泵10的抽液口连通；

容器5浸没在水浴槽9盛装的水12内，温控加热器11的加热丝11-1设置在水浴槽9盛装的水12内。

本实施方式中，抽液泵底端设置在相应的平台上，连接管4要实现精密刻度玻璃管7与抽液泵10的连通，所述连接管4可以采用橡胶管实现。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置的进一步限定，它还包括平台2，电子称1的下端与平台2固定连接。

具体实施方式三：本实施方式是基于具体实施方式一所述的不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置的测定方法，它包括如下步骤：

步骤一：对精密刻度玻璃管7与连通的容器5的体积容量进行标定；

步骤二：打开密封塞6，在容器5内装入无机相变材料13，所述无机相变材料13的体积为容器5体积的二分之一到三分之二之间，盖紧密封塞6；

取下与精密刻度玻璃管7连接的连接管4，通过精密刻度玻璃管7向容器5内注入V₀ml的煤油14，使煤油14的凹液面在精密刻度玻璃管7的中部，并将连接管4重新与精密刻度玻璃管7连接；同时读取电子称1上的示数，换算单位，记录为M₁g；

步骤三：打开抽液泵10的隔绝空气开关10-1，使连接管4与空气相通，读出此时煤油14在精密刻度玻璃管7上的凹液面示数V₁ml；

步骤四：关闭抽液泵10的隔绝空气开关10-1，打开温控加热器11，使温控加热器11的加热温度调节到需要测定的温度值，此时加热丝11-1对水浴槽9中的水12加热，保持约1-1.5小时，使容器5内的无机相变材料13的状态发生充分变化，且温度计8的示数稳定在所述需要测定的温度值上时，打开抽液泵10的隔绝空气开关10-1，读取此时煤油14在精密刻度玻璃管7上的凹液面示数V₂ml；

步骤五：关闭隔绝空气开关10-1，按动抽液泵10，抽取5-10ml的煤油14，然后，关闭抽液泵10，打开隔绝空气开关10-1；待连接管4内的煤油完全回流排空，精密刻度玻璃管7内煤油的凹液面再次稳定时，读取煤油14在精密刻度玻璃管7上的凹液面示数V₃ml；同时读取电子称1上的示数，换算单位，记录为M₂g；

计算无机相变材料体积变化率值Ψ。

本实施方式的整个测定过程在室温环境里进行。

打开温控加热器11，使温控加热器11调节到某一温度值，给水浴槽9中的水12加热。保持约1个小时，，无机相变材料的状态发生充分变化，温度计8的示数也稳定在该一温度值。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的基于不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置的测定方法的进一步限定，

所述煤油14在精密刻度玻璃管7上的凹液面示数等于容器5与精密刻度玻璃管7内凹液面以下液体的体积总和。

Claims

1.不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置，其特征在于，它包括电子称（1）、吊架（3）、连接管（4）、容器（5）、密封塞（6）、精密刻度玻璃管（7）、温度计（8）、水浴槽（9）、抽液泵（10）和温控加热器（11）；

吊架（3）的顶端与电子称（1）的称量端固定，容器（5）与吊架（3）固定连接，

在位于容器（5）顶部的端口处设置密封塞（6）使容器（5）内密封，温度计（8）通过密封塞（6）插入容器（5）内，精密刻度玻璃管（7）的一端插入密封塞（6）与容器（5）内连通，精密刻度玻璃管（7）的另一端与连接管（4）的一端连通，连接管（4）的另一端与带有隔绝空气开关（10-1）的抽液泵（10）的抽液口连通；

容器（5）浸没在水浴槽（9）盛装的水（12）内，温控加热器（11）的加热丝（11-1）设置在水浴槽（9）盛装的水（12）内。

2.根据权利要求1所述的不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置，其特征在于，

它还包括平台（2），电子称（1）的下端与平台（2）固定连接。

3.基于权利要求1所述的不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置的测定方法，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤一：对精密刻度玻璃管（7）与连通的容器（5）的体积容量进行标定；

步骤二：打开密封塞（6），在容器（5）内装入无机相变材料（13），所述无机相变材料（13）的体积为容器（5）体积的二分之一到三分之二之间，盖紧密封塞（6）；

取下与精密刻度玻璃管（7）连接的连接管（4），通过精密刻度玻璃管（7）向容器（5）内注入V₀ml的煤油（14），使煤油（14）的凹液面在精密刻度玻璃管（7）的中部，并将连接管（4）重新与精密刻度玻璃管（7）连接；同时读取电子称（1）上的示数，换算单位，记录为M₁g；

步骤三：打开抽液泵（10）的隔绝空气开关（10-1），使连接管（4）与空气相通，读出此时煤油（14）在精密刻度玻璃管（7）上的凹液面示数V₁ml；

步骤四：关闭抽液泵（10）的隔绝空气开关（10-1），打开温控加热器（11），使温控加热器（11）的加热温度调节到需要测定的温度值，此时加热丝（11-1）对水浴槽（9）中的水（12）加热，保持1-1.5小时，使容器（5）内的无机相变材料（13）的状态发生充分变化，且温度计（8）的示数稳定在所述需要测定的温度值上时，打开抽液泵（10）的隔绝空气开关（10-1），读取此时煤油（14）在精密刻度玻璃管（7）上的凹液面示数V₂ml；

步骤五：关闭隔绝空气开关（10-1），按动抽液泵（10），抽取5-10ml的煤油（14），然后，关闭抽液泵（10），打开隔绝空气开关（10-1）；待连接管（4）内的煤油完全回流排空，精密刻度玻璃管（7）内煤油的凹液面再次稳定时，读取煤油（14）在精密刻度玻璃管（7）上的凹液面示数V₃ml；同时读取电子称（1）上的示数，换算单位，记录为M₂g；

计算无机相变材料体积变化率值Ψ。

4.根据权利要求3所述的基于不同温度条件下无机相变材料体积变化率测定装置的测定方法，

所述煤油（14）在精密刻度玻璃管（7）上的凹液面示数等于容器（5）与精密刻度玻璃管（7）内凹液面以下液体的体积总和。