CN109115298B - 一种测量形状不规则的催化单元体积的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量形状不规则的催化单元体积的方法及装置，属于测量体积的技术领域。其技术要点包括制作一种能通过两种方法测量催化单元体积的装置，并利用该装置完成如下步骤：S1、调整水位至与出水口平齐；S2、把催化单元轻放入水中，并使催化单元完全浸入水中；S3、记录水面与出水口的高度差；S4、打开出水口，让水流至停止，记录流出的水的重量；S5、计算出催化单元的体积。本发明利用装置测量催化单元的体积，根据上述的方法，能有两种读取数据并计算的方式，能更加直接方便地得出测量数据，产生的误差也较小，实验数据更加准确，而且效率也更高。

Description

一种测量形状不规则的催化单元体积的方法及装置

技术领域

本发明涉及测量体积的方法及装置，更具体地说，涉及一种测量形状不规则的催化单元体积的方法及装置。

背景技术

目前，贵金属分析结果是需要计算催化转化器单元体积载体上Pt、Pd、Rh的含量，因此需要测量催化单元的体积。准确测量催化单元的体积，是保证分析结果准确性的重要保证。对于载体形状不规则的催化单元(包含破损的催化单元)，现有的方法为：将催化单元用保鲜膜密封，放入装满水的容器中，收集溢出的水，称量水的质量。水的质量与水的密度之商即为催化单元的体积。现有的测量形状不规则的催化单元的体积的方法存在一些问题：溢出的水会有小部分沿容器壁渗下，或沾附在容器壁上，无法完全收集，从而影响了催化单元的体积的测定，如果催化单元的体积较小，误差会比较大。而对于体积较大的催化单元，此法效率较低。

发明内容

本发明提供一种效率高、读数和计算方便、测量更加准确的测量形状不规则的催化单元体积的方法，以及一种能使用该测量方法的装置。

为实现上述的第一个目的，本发明提供的一种测量形状不规则的催化单元体积的方法，包括制作一种能通过两种方法测量催化单元体积的装置，并利用该装置完成如下步骤：

S1、调整水位至与出水口平齐；

S2、把催化单元轻放入水中，并使催化单元完全浸入水中；

S3、记录水面与出水口的高度差；

S4、打开出水口，让水流至停止，记录流出的水的重量；

S5、计算出催化单元的体积。

进一步的，还包括获取催化单元的重量以及最大长度的步骤，当催化单元的重量小于第一重量N1且其最大长度小于第一长度D1，则跳过步骤S3。

进一步的，还包括获取催化单元的重量以及最大长度的步骤，当催化单元的重量大于第二重量N2且其最大长度大于第二长度D2，则跳过步骤S4。

进一步的，所述的步骤S1包括：

S11、关闭出水口，打开进水口，使水位高于出水口的位置；

S12、关闭进水口，打开出水口，让水缓慢流至停止，水面与出水口平齐，关闭出水口。

进一步的，所述的步骤S4包括：

S41、取一个干燥的烧杯，记录该烧杯的重量；

S42、用上述烧杯接取出水口流出的水，并在水流停止后称量烧杯与水的重量。

进一步的，所述的步骤S2中,催化单元直接轻放入水中，或用保鲜膜紧密包裹催化单元，再把催化单元轻放入水中。

进一步的，还包括如下步骤：在测量时分别调节水温为T1～Tn，n为有限的实验次数，在各个水温下分别通过步骤S3和步骤S4的数据计算，得出两组催化单元的体积，分别为第一数据组V11～V1n和第二数据组V21～V2n，计算第一数据组的平均值V1及其方差s1和第二数据组的平均值V2及其方差s2，并计算第一数据组中每个数据与第二数据组中每个数据之间的差的绝对值，并求出所述的绝对值的平均值X；若V1小于V2，且s1小于s2，则催化单元体积为V1+0.382X-(X-V2+V1)/2；若V1大于V2，且s1小于s2，则催化单元体积为V1-0.382X+(X-V1+V2)/2；若V1小于V2，且s1大于s2，则催化单元体积为V2-0.382X+(X-V2+V1)/2；若V1大于V2，且s1小于s2，则催化单元体积为V2+0.382X-(X-V1+V2)/2。

为实现上述的第二个目的，本发明提供的一种测量形状不规则的催化单元体积的装置，包括罐体，所述的罐体的上方设有进水口，所述的罐体的侧壁上连通有出水口，所述的罐体包括位于出水口下方且用于容纳催化单元的容纳腔，所述的出水口上还设有与罐体平行设置且与罐体连通的透明管。

进一步的，所述的透明管上设有刻度，所述的透明管的直径为25～45mm。

进一步的，所述的出水口下方设有用于安装拆卸烧杯且能测量重量的测量仪。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的方法用于测量形状不规则的催化单元体积，包括一些破损的催化单元，因为其外观并不是规则的立体形状，普通的测量方法很难准确测量，而本发明改进了运用水的体积改变来测量这些催化单元的体积的方法，使本发明的方法能更加准确地测量催化单元的体积，误差更小，测量方法也简单实用；

2、本发明的方法有两种读取数据的方式，同样能计算出催化单元的体积，而且通过多次实验取平均值，并且把两组数据进行对比，进一步减少测量误差，得出的结果更加接近催化单元的实际体积；

3、本发明还提供用于本测量方法的装置，该装置的透明管通过连通器的原理，能更加方便准确地读取数据，而测量仪能直接测量溢出的水的重量和体积，减少了计算步骤，减少出现误差的可能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、罐体；11、容纳腔；2、进水口；3、出水口；4、烧杯；5、透明管；6、测量仪。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

本发明的实施例1是这样的：如图1所示，一种测量形状不规则的催化单元体积的方法，包括制作一种能通过两种方法测量催化单元体积的装置，并利用该装置完成如下步骤：

S1、调整罐体内的水位至与出水口平齐；

S2、把催化单元轻放入罐体内，使催化单元完全浸入水中；

S3、记录透明管上的读数；

S4、打开出水口，让水流至停止，记录流出的水的重量；

S5、计算出催化单元的体积。

本发明的方法步骤能减少实验测量中产生的误差，使催化单元的体积测量更加直接准确。本发明的方法包括了两种测量和计算的方式，一是通过直接读取透明管上的读数，也即催化单元放入水中后，水位上升的高度，然后用透明管和罐体的内底面面积之和，乘以该读数显示的高度，即能得出测量的催化单元的体积，这样更加直接客观，而且误差也不大，计算步骤不会太复杂，测量效率更高。二是可以打开出水口，让高于出水口的水溢出，然后测量溢出的水的重量，该重量除以水的密度也能得出催化单元的体积。

在本实施例中，步骤S1包括：

S11、关闭出水口，打开进水口，使罐体内的水位高于出水口的位置；

S12、关闭进水口，打开出水口，让罐体内的水缓慢流至停止，液面与出水口平齐，关闭出水口。

这样能控制罐体内的液位处于与出水口平齐的位置，减少误差，使后面的数据记录以及计算过程更加方便准确。

在本实施例中，步骤S4包括：

S41、取一个干燥的烧杯，记录该烧杯的重量；

S42、用上述烧杯接取出水口流出的水，并在水流停止后称量烧杯与水的重量。

当水流停止，通过烧杯与水的重量减去烧杯的原来重量，即能得出溢出的水的质量，从而能根据这个数据，计算出测量的催化单元的体积。

步骤S2中,催化单元直接放入水中，或用保鲜膜紧密包裹催化单元，再把催化单元放入水中。遇到比较特殊的催化单元，若其容易与水反应或者在常态下容易变化，通过包裹保鲜膜放入水中，能防止催化单元分散到水中，影响测量结果。而较薄的保鲜膜紧密包裹催化单元，造成体积的改变并不大，属于实验测试中能够接受的误差范围。

在本实施例中，该方法还包括如下步骤：在测量时分别调节水温为T1～Tn，n为有限的实验次数，在各个水温下分别通过步骤S3和步骤S4的数据计算，得出两组催化单元的体积，分别为第一数据组V11～V1n和第二数据组V21～V2n，计算第一数据组的平均值V1及其方差s1和第二数据组的平均值V2及其方差s2，并计算第一数据组中每个数据与第二数据组中每个数据之间的差的绝对值，并求出所述的绝对值的平均值X。方差越小则说明多次测量的数据互相更加接近，产生的误差更小，因此该组数据得出的值更加接近催化单元的实际体积。因此，若V1小于V2，且s1小于s2，则催化单元体积为V1+0.382X-(X-V2+V1)/2；若V1大于V2，且s1小于s2，则催化单元体积为V1-0.382X+(X-V1+V2)/2；若V1小于V2，且s1大于s2，则催化单元体积为V2-0.382X+(X-V2+V1)/2；若V1大于V2，且s1小于s2，则催化单元体积为V2+0.382X-(X-V1+V2)/2。

这样的计算方式能使得出的催化单元体积更加准确，以黄金比例划分差值，并通过计算补充可能存在的实验误差，在求平均值时，去掉最大值和最小值，取其他数据的平均值，这样能减少实验中可能产生的误差。

实施例2

与实施例1不同的是，在开始测量该催化单元前，先获取催化单元的重量及最大长度的数据，若催化单元的重量小于N1，即小于7.2kg，且其最大长度小于D1，即小于17cm，则跳过实施例1的步骤S3。因为此时的催化单元体积过小，通过透明管5的读数不能准确测量，可能存在较大误差，应使用称量溢出的水的重量的方法来计算其体积。

实施例3

与实施例1不同的是，在开始测量该催化单元前，先获取催化单元的重量及最大长度的数据，若催化单元的重量大于N2，即大于32kg，且其最大长度大于D2，即大于46cm，则跳过实施例1的步骤S4。因为此时的催化单元体积较大，放入水中后，能从透明管5直接得到上升的水位高度，然后计算出其准确体积，所得数据的误差相对于大体积的催化单元来说可以忽略不计，而且若要使用称量法，还需要等待大量的水流出，影响了工作效率，因此，可直接由上升的水位高度来测量出该催化单元的体积。

本发明还公开了一种测量形状不规则的催化单元体积的装置，如图1所示，包括罐体1，罐体1的上方设有进水口2，罐体1的侧壁上连通有出水口3，罐体1包括位于出水口3下方且用于容纳催化单元的容纳腔11，出水口3上还设有与罐体1平行设置且与罐体1连通的透明管5。透明管5和罐体1形成连通器的原理，当水位高于出水口3后，通过直尺量取透明管5内的液面至出水口的高度差，或者可以在透明管5上设置刻度，通过读取透明管5上的刻度，透明管5内水位的高度也即是罐体1内水位的高度。而设置的透明管5能更加直接方便地读取数据，罐体1可以用其他不透明的材料制作，不影响读数，而且制作成本也较低。同时，透明管5的直径为25～45mm，透明管的直径较小，容易观察读数，读数时产生的误差也更小，但是直径不能过小，不然可能会让透明管5中的水位上升不准确，使连通器的效果消失，对实验数据造成影响。尤其是对于较大型的催化单元，最大直径可能超过0.5米，而罐体1的直径设置肯定要比催化单元还要大，那么此时若要直接读取罐体1的水面高度则很难，因此，采用透明管5能快速准确地得出水面的高度，提高测量效率。

在本发明的装置使用中，出水口3下方设有用于安装拆卸烧杯4且能测量重量的测量仪6。测量仪6可以在放上烧杯4后再设置为0的初始质量，那么在水溢出结束后就能直接读取水的质量，从而能直接计算得出催化单元的体积。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种测量形状不规则的催化单元体积的方法，包括制作一种能通过两种方法测量催化单元体积的装置，并利用该装置完成如下步骤：

S1、调整水位至与出水口平齐；

S2、把催化单元轻放入水中，并使催化单元完全浸入水中；

S3、记录水面与出水口的高度差；

S4、打开出水口，让水流至停止，记录流出的水的重量；

S5、计算出催化单元的体积；

在测量时分别调节水温为T1～Tn，n为有限的实验次数，在各个水温下分别通过步骤S3和步骤S4的数据计算，得出两组催化单元的体积，分别为第一数据组V11～V1n和第二数据组V21～V2n，计算第一数据组的平均值V1及其方差s1和第二数据组的平均值V2及其方差s2，并计算第一数据组中每个数据与第二数据组中每个数据之间的差的绝对值，并求出所述的绝对值的平均值X；若V1小于V2，且s1小于s2，则催化单元体积为V1+0.382X-(X-V2+V1)/2；若V1大于V2，且s1小于s2，则催化单元体积为V1-0.382X+(X-V1+V2)/2；若V1小于V2，且s1大于s2，则催化单元体积为V2-0.382X+(X-V2+V1)/2；若V1大于V2，且s1小于s2，则催化单元体积为V2+0.382X-(X-V1+V2)/2。

2.根据权利要求1所述的一种测量形状不规则的催化单元体积的方法，其特征在于，还包括获取催化单元的重量以及最大长度的步骤，当催化单元的重量小于第一重量N1且其最大长度小于第一长度D1，则跳过步骤S3。

3.根据权利要求1所述的一种测量形状不规则的催化单元体积的方法，其特征在于，还包括获取催化单元的重量以及最大长度的步骤，当催化单元的重量大于第二重量N2且其最大长度大于第二长度D2，则跳过步骤S4。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种测量形状不规则的催化单元体积的方法，其特征在于，所述的步骤S1包括：

S11、关闭出水口，打开进水口，使水位高于出水口的位置；

S12、关闭进水口，打开出水口，让水缓慢流至停止，水面与出水口平齐，关闭出水口。

5.根据权利要求1或2所述的一种测量形状不规则的催化单元体积的方法，其特征在于，所述的步骤S4包括：

S41、取一个干燥的烧杯，记录该烧杯的重量；

S42、用上述烧杯接取出水口流出的水，并在水流停止后称量烧杯与水的重量。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种测量形状不规则的催化单元体积的方法，其特征在于，所述的步骤S2中,催化单元直接轻放入水中，或用保鲜膜紧密包裹催化单元，再把催化单元轻放入水中。

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