CN107421997A - 一种用于电导率测量的恒温系统和测量电导率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电导率测量的恒温系统和测量电导率的方法,所述恒温系统包括箱体、导热管、加热装置、混温风扇以及制冷装置,导热管内壁设有聚四氟乙烯衬管,导热管安装于箱体内,聚四氟乙烯衬管的两端分别穿过箱体壁面向外延伸,加热装置安装于导热管外壁上,混温风扇安装于箱体内,制冷装置安装于箱体内壁上。使用本发明提供的技术方案,待测液体介质由聚四氟乙烯衬管送入箱体,箱体使用隔热材料包覆,避免了外界环境热量的干扰,通过使用加热装置和制冷装置使箱体内各处位置的温度均与待测理想温度值接近,电导率测量仪器与导热管直接连接,提高了电导率测量精度,恒温系统内没有使用压缩机制冷,降低了恒温系统的功耗。
Description
技术领域
本发明涉及试验辅助设备技术领域,尤其涉及一种用于电导率测量的恒温系统和测量电导率的方法。
背景技术
电导率是物理学中用于描述物质中电荷流动难易程度的重要参数,其数值一般是电阻率的导数;准确的测量物质的电导率对电力学的研究具有重要意义,其中,温度是影响物质电导率的重要因素之一,例如,在工业领域中,在对无水氟化氢的水分测定的过程中需要在某个恒定的温度条件下测定其电导率值,温度的波动变化对电导率的测量精度影响很大,而在不同温度条件下,氟化氢液体的电导率的区别很大,因此,为了准确测量液体电导率值必须使盛放待测量液体的容器保持恒定的温度,目前,用于在实验室内精确测定液体介质电导率值的恒温装置已经很多,其主要结构一般包括:盛装带测液体的玻璃试管、恒温槽体等组成,其中恒温槽体由玻璃水缸、加热棒、搅拌极、温度计、温度传感器以及与温度传感器连接的控制装置组成,试验时,先将与电导率仪连接的电极直接浸入魄力试管中的待测液中进行溶液电导率测定,这种装置结构复杂,体积庞大,要想达到恒温预热时间长,容易受到外界环境温度对流的干扰,操作复杂,恒定温效果差,同时诸多部件加重了实验员仪器维护和实验准备工作量,影响了测试速度和工作效率,安装和使用也极其不方便,影响了电导率的测量精度;另外,现有技术中,一般使用电加热器和压缩机制冷相结合的方式使用恒温箱内的温度保持恒定,但是,使用这种方式并不能使用恒温箱内部的温度保持较均匀的分布,也影响了液体介质电导率值的测量精度,例如,公开号为:“CN202614714U”的专利文献,公开了一种溶液电导率测定实验中使用的恒温检测池装置,内、外两个杯状容器之间充入恒温液体介质,内、外两个杯状容器一体连接形成一个具有封闭空腔壁的检测池,内、外杯状容器上口结合在一起形成检测池的开口上缘,使检测池具有中空的内外双层侧壁和中空的上下双层池底,形成恒温液体介质暂存和流通的液体介质工作腔室,在检测池的外层侧壁上或在检测池的下层池底处分别设有液流出口和液流入口,并分别与超级恒温水源相连通,形成液流循环回路;使用该发明提供的装置,使液体介质循环流动以保持恒温箱内温度的恒定,但是,该装置在使用时,由于液体流入口和流出口的直径大小有限,随着液体的流动,液体流入口和流出口是液体介质进行热交换的区域,只有该处区域热交换迅速,保持了较好的恒温特性,并不能使恒温箱内各个角落的温度均保持一致,因而也影响了电导率值的测量精度。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种用于电导率测量的恒温系统和测量电导率的方法。
本发明提供了一种用于电导率测量的恒温系统和测量电导率的方法,所述恒温系统包括箱体、导热管、加热装置、混温风扇以及制冷装置,所述导热管内壁设有聚四氟乙烯衬管,所述导热管安装于所述箱体内,所述聚四氟乙烯衬管的两端分别穿过所述箱体壁面向外延伸,所述加热装置安装于所述导热管外壁上,所述混温风扇安装于所述箱体内,所述制冷装置安装于所述箱体内壁上。
所述加热装置包括加热器、导热块以及散热片C,导热块使用导热硅胶粘接于所述导热管外壁上,加热器嵌入导热块内,加热器至少有一端与所述导热管外壁接触,散热片C使用导热硅胶粘接于导热块的外壁上。
所述导热块的材质是纯铝。
所述加热器是半导体加热片,该半导体加热片使用导线与电源连接。
所述导热管外壁上设有测量电极,该测量电极贯穿所述加热装置向外延伸。
所述导热管外壁上设有多个温度计,温度计埋入所述加热装置内。
所述箱体外壁使用隔热材料包覆。
所述制冷装置包括风扇A、散热片A以及制冷片A,制冷片A安装于所述箱体内壁上,散热片A安装于制冷片A上,风扇A安装于散热片A上。
所述制冷装置还包括散热片B和风扇B,散热片B安装于所述箱体外壁上并与制冷片A相对应,,风扇B安装于散热片B上。
所述测量电导率的方法包括以下步骤:
步骤一:在-20℃至50℃以内选取任意温度值作为测量温度点;
步骤二:开启所述恒温系统内加热装置或制冷装置,同时开启混温风扇,观察所述恒温系统内温度计示值,当所述温度计示值范围达到步骤一所述测量温度点值的10%时,关闭所述恒温系统内加热装置或制冷装置;
步骤三:开启所述恒温系统内加热装置或制冷装置,同时开启混温风扇,使所述温度计示值范围小于所述测量点值的1%时,关闭所述恒温系统内加热装置或制冷装置;
步骤四:使电导率测量仪器与测量电极连接,使液体介质由所述聚四氟乙烯衬管流入所述箱体内并浸没所述测量电极,读取并记录电导率测量仪器上的示值。
本发明的有益效果在于:
采用本发明所提供的用于电导率测量的恒温系统,将待测液体介质无水氟化氢由聚四氟乙烯衬管送入箱体,箱体使用隔热材料包覆,避免了外界环境热量对箱体内的恒温环境的干扰,通过使用加热器、制冷装置A和制冷装置B使箱体内温度与待测理想温度值接近,又通过使用混温风扇,使箱体内空气循环流动,使箱体内各个位置的热量较为均匀地经过制冷装置A和制冷装置B排出箱体外,导热块使用纯铝制造,使箱体内的热量进一步均匀散开在导热管周边,最后再将电导率测量仪器与测量电极连接,由于箱体内各个位置的温度均匀,提高了液体介质电导率的测量精度,此外,制冷装置A和制冷装置B均没有使用压缩机制冷的方式,使本发明的恒温系统的功耗较小,重量较轻,便于移动。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图;
图2是本发明的俯视结构示意图。
图中:1-箱体,2-导热管,3-加热装置,4-加热器,5-混温风扇,6-制冷装置,7-聚四氟乙烯衬管,8-隔热材料,9-测量电极,10-风扇A,11-散热片A,12-制冷片A,13-导热块,14-散热片B,15-风扇B,16-散热片C,17-温度计,18-冷却水管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明,但所要求的保护范围并不局限于所述;
本发明提供了一种用于电导率测量的恒温系统和测量电导率的方法,如图1、图2所示,恒温系统包括箱体1、导热管2、加热装置3、混温风扇5以及制冷装置6,导热管2内壁设有聚四氟乙烯衬管7,导热管2安装于箱体1内,聚四氟乙烯衬管7的两端分别穿过箱体1壁面向外延伸,加热装置3安装于导热管2外壁上,混温风扇5安装于箱体1内,制冷装置6安装于箱体1内壁上。将待测液体介质无水氟化氢由聚四氟乙烯衬管送入箱体,箱体使用隔热材料包覆,避免了外界环境热量对箱体内的恒温环境的干扰,通过使用加热器、制冷装置A和制冷装置B使箱体内温度与待测理想温度值接近,又通过使用混温风扇,使箱体内空气循环流动,使箱体内各个位置的热量较为均匀地经过制冷装置A和制冷装置B排出箱体外,导热块使用纯铝制造,使箱体内的热量进一步均匀散开在导热管周边,最后再将电导率测量仪器与测量电极连接,由于箱体内各个位置的温度均匀,提高了液体介质电导率的测量精度,此外,制冷装置A和制冷装置B均没有使用压缩机制冷的方式,使本发明的恒温系统的功耗较小,重量较轻,便于移动。
加热装置3包括加热器4、导热块13以及散热片C16,导热块13使用导热硅胶粘接于导热管2外壁上,加热器4嵌入导热块13内,加热器4至少有一端与导热管2外壁接触,散热片C16使用导热硅胶粘接于导热块13的外壁上。加热装置为聚四氟乙烯管内的液体介质加热,若液体介质为无水氟化氢时,聚四氟乙烯具有良好的抗腐蚀性能,避免了液体介质对恒温系统的腐蚀和损坏,导热块13的作用是将导热管外表面上的热量迅速均匀地散发至箱体内,让后经由混温风扇,使空气在箱体内循环流动,从而使箱体内各个位置的温度保持均匀。
箱体1外壁使用隔热材料8包覆。使用本发明提供的技术方案,箱体使用隔热材料包覆,避免了外界环境热量对箱体内的恒温环境的干扰,使箱体内的温度能够保持恒定和均匀。
隔热材料8是聚氨酯。使用本发明提供的技术方案,隔热材料优选为聚氨酯,避免了外界环境热量对箱体内的恒温环境的干扰,使箱体内的温度能够保持恒定和均匀,同时,聚氨酯保护了恒温系统外表面,使恒温系统在转移周转的过程中避免了碰伤。
导热管2外壁上设有测量电极9,该测量电极9贯穿加热装置3向外延伸。使用本发明提供的技术方案,当将待测液体介质,例如无水氟化氢液体由聚四氟乙烯衬管送入时,电导率测量仪器可直接与测量电机9连接,操作方便,从而方便地读取待测液体介质的电导率。
测量电极9的材质是铂金。由于铂金本身具有极高的电导率,对测量仪器所测得的电导率值的影响很小,提高了电导率测量精度,进一步地,铂金使用焊接方法焊接固定于导热管的外壁上,同时铂金具有较好的抗腐蚀性能,避免了液体介质对测量电极的腐蚀。
进一步地,聚四氟乙烯衬管内经为20毫米,铂金电极直径优选为2毫米,铂金电极优选为设置为两条,其间距至少为100毫米,以减少两条铂金电极间的电磁干扰,使电导率测量精度更可靠,导热管优选使用不锈钢材料制造,优选其厚度为0.8毫米,不锈钢管具有较好的散热能力,当通过加热器加热不锈钢管时,其外壁上的热量能够迅速散发至导热块内。
导热块13的材质是纯铝。使用本发明提供的技术方案,纯铝一般是指纯度为99%以上的铝,纯铝中由于没有杂质,其散热能力很强,从而使导热管外壁上的热量能够迅速并均匀地散发到箱体内,在混温风扇的作用下从而使箱体内各处温度保持恒定和均匀,
导热管2外壁上设有多个温度计17,温度计17埋入加热装置3内。进一步地,导热块3内部开设有孔,孔内埋入多个温度计,从而使操作者方便地了解导热管外壁上的温度情况。
加热器4是半导体加热片,该半导体加热片使用导线与电源连接。使用本发明提供的技术方案,加热方式仍然使用电加热方式,加热器优选使用半导体加热片,半导体加热片升温快,能迅速使导热管外壁温度达到与外界温度相接近,而半导体加热片所消耗功率较少,降低了恒温系统的功耗,同时,半导体加热片具有较好的机械强度,嵌入导热块后,与导热块融为一体,没有降低恒温系统的机械强度,并热量能够均匀地散发至导热块内。
制冷装置6包括风扇A10、散热片A11以及制冷片A12,制冷片A12安装于箱体1内壁上,散热片A11安装于制冷片A12上,风扇A10安装于散热片A11上。
制冷装置6还包括散热片B14和风扇B15,散热片B14安装于箱体1外壁上并与制冷片A12相对应,风扇B15安装于散热片B14上。进一步地,散热片B14内部还设有冷却水管18,当需要迅速制冷时,则可以向散热片B中的冷却水管通入冷却水,从而使制冷装置B的冷却速度加快。
进一步地,散热片A11和散热片B14均使用纯铝制,以使恒温系统的热量更均匀地散发。
进一步地,本发明还提供一种测量电导率的方法,包括以下步骤:
步骤一:在-20℃至50℃以内选取任意温度值作为测量温度点;
步骤二:开启恒温系统内加热装置3或制冷装置6,同时开启混温风扇5,观察恒温系统内温度计17示值,当温度计17示值范围达到步骤一测量温度点值的10%时,关闭恒温系统内加热装置3或制冷装置6;
步骤三:开启恒温系统内加热装置3或制冷装置6,同时开启混温风扇5,使温度计17示值范围小于测量点值的1%时,关闭恒温系统内加热装置3或制冷装置6;
步骤四:使电导率测量仪器与测量电极连接,使液体介质由聚四氟乙烯衬管7流入箱体1内并浸没测量电极9,读取并记录电导率测量仪器上的示值。
使用本发明测量液体介质电导率时,首先需要测量外界环境温度,当外界环境温度较低时,开启内部半导体片导热管加热,使导热管表面的温度较高于外界环境温度,当外界环境温度较高时,关闭加热器4,通过制冷装置A和制冷装置B对箱体内进行制冷,制冷片外侧的热量通过外部散热片散发到空气,从而使箱体内部与待测理想温度之间的温差较小,当需要迅速制冷时,则可以向散热片B中的冷却水管通入冷却水,从而使制冷装置B的冷却速度加快,在开启制冷装置A和制冷装置B的同时可以开启混温风扇5,使导热管2表面温度接近于环境温度时关闭混温风扇5、制冷装置A6和制冷装置B13;最后,使用电导率测量仪器与测量电极9连接,使液体介质无水氟化氢由聚四氟乙烯衬管7流入箱体1内,待测量仪器上示数稳定时,读取并记录电导率测量仪器上示数,即测得液体介质的电导率值,测量完毕后,将液体介质排出聚四氟乙烯衬管7,使用蒸馏水清洗聚四氟乙烯衬管7即可。
Claims (10)
1.一种用于电导率测量的恒温系统,其特征在于:包括箱体(1)、导热管(2)、加热装置(3)、混温风扇(5)以及制冷装置(6),所述导热管(2)内壁设有聚四氟乙烯衬管(7),所述导热管(2)安装于所述箱体(1)内,所述聚四氟乙烯衬管(7)的两端分别穿过所述箱体(1)壁面向外延伸,所述加热装置(3)安装于所述导热管(2)外壁上,所述混温风扇(5)安装于所述箱体(1)内,所述制冷装置(6)安装于所述箱体(1)内壁上。
2.如权利要求1所述的一种用于电导率测量的恒温系统,其特征在于:所述加热装置(3)包括加热器(4)、导热块(13)以及散热片C(16),导热块(13)使用导热硅胶粘接于所述导热管(2)外壁上,加热器(4)嵌入导热块(13)内,加热器(4)至少有一端与所述导热管(2)外壁接触,散热片C(16)使用导热硅胶粘接于导热块(13)的外壁上。
3.如权利要求2所述的一种用于电导率测量的恒温系统,其特征在于:所述导热块(13)的材质是纯铝。
4.如权利要求2所述的一种用于电导率测量的恒温系统,其特征在于:所述加热器(4)是半导体加热片,该半导体加热片使用导线与电源连接。
5.如权利要求1所述的一种用于电导率测量的恒温系统,其特征在于:所述导热管(2)外壁上设有测量电极(9),该测量电极(9)贯穿所述加热装置(3)向外延伸。
6.如权利要求1所述的一种用于电导率测量的恒温系统,其特征在于:所述导热管(2)外壁上设有多个温度计(17),温度计(17)埋入所述加热装置(3)内。
7.如权利要求1所述的一种用于电导率测量的恒温系统,其特征在于:所述箱体(1)外壁使用隔热材料(8)包覆。
8.如权利要求1所述的一种用于电导率测量的恒温系统,其特征在于:所述制冷装置(6)包括风扇A(10)、散热片A(11)以及制冷片A(12),制冷片A(12)安装于所述箱体(1)内壁上,散热片A(11)安装于制冷片A(12)上,风扇A(10)安装于散热片A(11)上。
9.如权利要求8所述的一种用于电导率测量的恒温系统,其特征在于:所述制冷装置(6)还包括散热片B(14)和风扇B(15),散热片B(14)安装于所述箱体(1)外壁上并与所述制冷片A(12)相对应,风扇B(15)安装于散热片B(14)上。
10.一种使用如权利要求1至9任一项所述的用于电导率测量的恒温系统的测量电导率的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:在-20℃至50℃以内选取任意温度值作为测量温度点;
步骤二:开启所述恒温系统内加热装置(3)或制冷装置(6),同时开启混温风扇(5),观察所述恒温系统内温度计(17)示值,当所述温度计(17)示值范围达到步骤一所述测量温度点值的10%时,关闭所述恒温系统内加热装置(3)或制冷装置(6);
步骤三:开启所述恒温系统内加热装置(3)或制冷装置(6),同时开启混温风扇(5),使所述温度计(17)示值范围小于所述测量点值的1%时,关闭所述恒温系统内加热装置(3)或制冷装置(6);
步骤四:使电导率测量仪器与测量电极连接,使液体介质由所述聚四氟乙烯衬管(7)流入所述箱体(1)内并浸没所述测量电极(9),读取并记录电导率测量仪器上的示值。
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