CN113945484A - 一种反应量热器的产气速率测量装置 - Google Patents
一种反应量热器的产气速率测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113945484A CN113945484A CN202111205157.4A CN202111205157A CN113945484A CN 113945484 A CN113945484 A CN 113945484A CN 202111205157 A CN202111205157 A CN 202111205157A CN 113945484 A CN113945484 A CN 113945484A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- branch pipe
- pipe
- reaction
- reaction calorimeter
- left branch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 52
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 5
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
- G01N7/14—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by allowing the material to emit a gas or vapour, e.g. water vapour, and measuring a pressure or volume difference
- G01N7/16—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by allowing the material to emit a gas or vapour, e.g. water vapour, and measuring a pressure or volume difference by heating the material
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本发明公开一种反应量热器的产气速率测量装置，包括安装在反应量热器上的温度循环控制器、U形管、第一电磁阀、第二电磁阀、压力传感器、上位机，温度循环控制器包括在反应量热器内的测温装置、在U形管上的控温装置，U形管包括相互导通的右支管和左支管，U形管内注有指示液，以在右支管与左支管间形成液封，右支管导通外界，左支管上开有进气口、排气口，进气口导通反应量热器，排气口导通外界，第一电磁阀设置在进气口上，第二电磁阀设置在排气口上，压力传感器设置在左支管内并连接上位机，上位机控制连接第一电磁阀、第二电磁阀。本发明在反应量热的同时进行反应产气的测量，并避免产气过多时需要较大测量装置的局限性。
Description
技术领域
本发明涉及反应产气测量技术领域，特别涉及一种反应量热器的产气速率测量装置。
背景技术
反应量热器是一种在化学和药品开发过程中，用于测量化学或物理反应放热量或吸热量的工具。
在测量放热量或吸热量的同时，经常还需要对化学反应产生的气体进行测量，以通过产气量及产气速率对化学反应过程进行分析，现有通过U形管排液测量反应过程产气体积和产气速率的方法，但其通常需要在反应量热结束后进行，反应过程中装置处于密封状态，装置内的气压变化较大，易导致实验及测量结果出现偏差；故采用该种方法测量得到结果准确性不高，无法实现对产气速率进行实时监测，并且当反应过程中产气量过多时，为容纳更多的气体，则需要更大规格的U形管(测量装置)，给测量过程带来不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应量热器的产气速率测量装置，克服上述缺陷，在反应量热时同步进行反应产气的测量，同时避免产气过多时需要较大规格测量装置的局限性。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种反应量热器的产气速率测量装置，包括安装在反应量热器上的温度循环控制器、U形管、第一电磁阀、第二电磁阀、压力传感器、上位机，所述温度循环控制器包括设置在反应量热器内的测温装置、设置在U形管上的控温装置，所述U形管包括相互导通的右支管和左支管，所述U形管内注有指示液，以在所述右支管与所述左支管间形成液封，所述右支管导通外界，所述左支管上开有进气口、排气口，所述进气口导通反应量热器，所述排气口导通外界，所述第一电磁阀设置在进气口上，所述第二电磁阀设置在排气口上，所述压力传感器设置在所述左支管内，所述上位机连接所述第一电磁阀、第二电磁阀、压力传感器，所述上位机控制所述第一电磁阀和第二电磁阀开启或关闭所述进气口和排气口。
进一步，所述第二电磁阀还连接有计数器，所述技术器设置在所述上位机上，以记录所述第二电磁阀开启的次数。
进一步，所述U形管下方导通有指示液排放口，所述指示液排放口上设有排液阀，所述排液阀开启或关闭，以将所述指示液封堵在U形管内或沿指示液排放口排出。
进一步，所述控温装置包括热交换管、控温箱、导热介质，所述热交换管卷绕在所述U形管外周，所述热交换管两端导通所述控温箱，所述导热介质循环流动于所述热交换管与所述控温箱之间，所述控温箱加热或冷却所述导热介质。
进一步，所述U形管为玻璃材质。
进一步，所述左支管的管壁上设有刻度值。
进一步，所述U形管外包裹有保温层。
进一步，所述左支管内腔为圆柱形。
进一步，所述指示液为硅油。
采用上述方案后，本发明的有益效果在于：
(1)所述温度循环控制器包括设置在反应量热器内的测温装置、设置在U形管上的控温装置，测温装置测量反应量热器内的温度而后通过控温装置调整所述U形管的温度，使U形管的温度与反应量热器内的温度相等，进而防止反应量热器内反应产生的高温气体进入U形管后遇冷发生液化，使测量更加准确；
(2)所述U形管包括相互导通的右支管和左支管，所述U形管内注有指示液，以在所述右支管与所述左支管间形成液封，所述右支管导通外界，所述左支管上开有进气口、排气口，所述进气口导通反应量热器，所述排气口导通外界，所述第一电磁阀设置在进气口上，所述第二电磁阀设置在排气口上，所述压力传感器设置在所述左支管内，所述上位机连接所述第一电磁阀、第二电磁阀、压力传感器，所述上位机控制所述第一电磁阀和第二电磁阀开启或关闭所述进气口和排气口，首先开启进气口关闭排气口，使反应量热器内反应产生的气体从进气口进入U形管，气压推挤U形管内的指示液在左支管与右支管间形成液位差，通过测量左支管内的液面变化得出产生气体的体积，在上位机上设置一压力预设值，随着左支管内气体的增加当压力传感器测得的压力值与压力预设值相等时，关闭进气口并延时开启排气口，使左支管与外界导通，当左支管内的压力值恢复初始值时，关闭所述排气口并延时开启进气口，重复上述过程直至反应结束，进而能够通过理想气体状态方程计算出各次排气口开启时排出的气体的物质的量，进而计算出产气速率，由于反应产生的气体在各次测量后被排出至U形管外，当反应产气较多时同样可以使用较小规格的U形管，实现了反应量热的同时进行反应产气的测量。
附图说明
图1为本发明中所使用的测量装置的结构示意图。
标号说明：1-反应量热器，2-U形管，3-第一电磁阀，4-第二电磁阀，5-压力传感器，6-上位机，7-温度循环控制器，8-右支管，9-左支管，10-指示液，11-进气口，12-排气口，13-测温装置，14-控温装置，16-保温层，17-指示液排放口，18-排液阀，19-热交换管，20-控温箱。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。
本发明提供一种反应量热器的产气速率测量装置，如图1所示，包括安装在反应量热器1上的温度循环控制器7、U形管2、第一电磁阀3、第二电磁阀4、压力传感器5、上位机6，所述反应量热器1的具体结构及反应量热器1测量反应热的原理均为现有技术，本实施例中不再具体阐述，优选所述U形管2为玻璃材质，且所述U形管2外包裹有保温层16，所述保温层16可以是现有的、具有隔热效果的任意一种材料或结构，所述U形管2包括相互导通的右支管8和左支管9，所述右支管8与所述左支管9均竖直设置，并且为方便后续计算所述左支管9内腔优选设置为圆柱形，所述U形管内注有指示液10，以在所述右支管8与所述左支管9间形成液封，所述指示液10为与生成气体成分反应活性较低且溶解度较低的液体，优选所述指示液10的材质为硅油，所述指示液10的材质根据生成气体的种类具体选择，不做具体限定，所述U形管2下部开设有指示液排放口17，所述指示液排放口17上设有排液阀18，所述排液阀18开启或关闭，以将所述指示液10封堵在U形管2内或沿指示液排放口17排出，进而更换U形管2内的指示液10，指示液排放口17还可以用来调整U形管2内的指示液10的液面高度，所述右支管8导通外界，所述左支管9上开口进气口11、排气口12，所述进气口11导通反应量热器1，所述排气口12导通外界，所述第一电磁阀3设置在进气口11上，所述第二电磁阀4设置在排气口12上，所述第二电磁阀4还连接有计数器，本实施例中所述计数器集成于所述上位机6上，每次测量开始前对所述计数器清零，所述计数器记录各次反应测量过程中所述第二电磁阀4开启的次数，所述压力传感器5设置在所述左支管9内，所述上位机6连接所述第一电磁阀3、第二电磁阀4、压力传感器5，所述压力传感器5检测所述左支管9内的气压，并将检测的气压值传送至所述上位机6，以控制所述第一电磁阀3和第二电磁阀4开启或关闭所述进气口11和排气口12，所述温度循环控制器7包括设置在反应量热器1内的测温装置13、设置在U形管上的控温装置14，所述控温装置14包括热交换管19、控温箱20、导热介质，所述热交换管19卷绕在所述U形管2外周，所述热交换管19两端导通所述控温箱20，所述导热介质循环流动于所述热交换管19与所述控温箱20之间，所述控温箱20加热或冷却所述导热介质；
应用该装置测量反应产气速率的方法及本实施例中进一步的具体结构如下：
步骤1：反应开始前，上位机6控制所述第一电磁阀3开启所述进气口11，同时控制所述第二电磁阀4关闭所述排气口12使所述左支管9与反应量热器1导通；
步骤2：反应量热器1内待测反应物反应开始，所述测温装置13持续测量反应量热器1内的温度，并通过所述控温装置14实时调整所述U形管2的温度，使所述U形管2保持与反应量热器1内温度相等，从而防止反应量热器1内反应产生的高温气体进入所述左支管9后预冷发生液化，影响对后续产气体积测量的准确性；
步骤3：反应量热器1内待测反应物反应产生的气体沿进气口11排入至左支管9，通过所述压力传感器5测量所述左支管9内的气压，得出左支管9内的气压变化值，优选在所述上位机6上实时显示所述左支管9内的气压，同时通过测量所述左支管9内的指示液10液位高度变化，得出左支管9内的气体体积变化值，优选可以在所述左支管9和右支管8的管壁上设置刻度值，所述U形管2为透明玻璃材质，所述保温层16在对应的位置设置有观察窗，通过左支管9管壁上的刻度值观测左支管9内指示液10液面高度的变化值，进而计算得出左支管9内的气体体积变化值，或者在所述左支管9内设置一液位计(所述液位计可以是现有的任意一种液位计，附图中未给出)，将液位计与所述上位机6连接，在上位机6上实时显示所述左支管9内的指示液10液位，所述左支管9内腔为圆柱形，进而通过所述左支管9内的指示液10液位高度变化得出所述左支管9内的气体体积变化值为：
其中，d1为所述左支管9内腔的直径，R2为所述左支管9内的指示液10液位高度初始高度，R1为当前所述左支管9内的指示液10实际液位高度；左支管9内的气压达到一预设值时，所述压力传感器5通过所述上位机6控制所述第二电磁阀4关闭所述进气口11，而后控制所述第二电磁阀4开启所述排气口12，本实施例中，在所述上位机6上设置一触发模块，所述触发模块可以是软件程序或相应硬件设备，其均为现有技术，在本实施中不再具体阐述，所述压力传感器5将其测得的压力值传输给所述触发模块，在所述触发模块上设置一预设值，当所述压力传感器5测得的压力值与预设值相等时所述上位机6控制所述第二电磁阀4关闭所述进气口11，为防止进气口11与排气口12同时开启，使反应量热器1直接与外界导通，导致未经测量的气体直接流出外界，上位机6上设置延时模块使排气口12的开启滞后于进气口11的关闭，通过理想气体状态方程计算得出单次排出气体的物质的量为：
其中，P1为压力传感器5控制所述第二电磁阀4开启的压力预设值，P0为左支管内的初始气压，P0可以是大气气压或一设定的压力值，本实施例中为大气气压，R为理想气体系数，T为所述测温装置13测得的温度；
步骤4：所述压力传感器5测得左支管9内的气压恢复初始值时，通过上位机6控制所述第二电磁阀4关闭所述排气口12，而后控制所述第一电磁阀3开启所述进气口11，所述进气口11的开启滞后与所述排气口12的关闭，防止未经测量的气体直接流出外界；
步骤5：重复步骤3与步骤4直至反应量热器1内的待测反应物反应终止，累加各次排气口12开启时排出气体的物质的量，得出排出气体的总物质的量，在待测反应物反应终止后，通过步骤3中得到的单次排出气体的物质的量与所述计数器记录的第二电磁阀4开启次数的乘积得出排出气体的总物质的量为：
其中，X为所述计数器记录的第二电磁阀4开启次数，通过总物质的量和反应物反应进行的时间得出产气速率，反应进行时间通过上位机6显示，上述计算过程同样也可以采用上位机6自动计算，直接得出产气速率测量结果，其均为常规技术手段，本实施例中不再展开阐述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (9)
1.一种反应量热器的产气速率测量装置，其特征在于：包括安装在反应量热器(1)上的温度循环控制器(7)、U形管(2)、第一电磁阀(3)、第二电磁阀(4)、压力传感器(5)、上位机(6)，所述温度循环控制器(7)包括设置在反应量热器(1)内的测温装置(13)、设置在U形管上的控温装置(14)，所述U形管(2)包括相互导通的右支管(8)和左支管(9)，所述U形管内注有指示液(10)，以在所述右支管(8)与所述左支管(9)间形成液封，所述右支管(8)导通外界，所述左支管(9)上开有进气口(11)、排气口(12)，所述进气口(11)导通反应量热器(1)，所述排气口(12)导通外界，所述第一电磁阀(3)设置在进气口(11)上，所述第二电磁阀(4)设置在排气口(12)上，所述压力传感器(5)设置在所述左支管(9)内，所述上位机(6)连接所述第一电磁阀(3)、第二电磁阀(4)、压力传感器(5)，所述上位机(6)控制所述第一电磁阀(3)和第二电磁阀(4)开启或关闭所述进气口(11)和排气口(12)。
2.如权利要求1所述一种反应量热器的产气速率测量装置，其特征在于：所述第二电磁阀(4)还连接有计数器，所述技术器设置在所述上位机(6)上，以记录所述第二电磁阀(4)开启的次数。
3.如权利要求1所述一种反应量热器的产气速率测量装置，其特征在于：所述U形管(2)下方导通有指示液排放口(17)，所述指示液排放口(17)上设有排液阀(18)，所述排液阀(18)开启或关闭，以将所述指示液(10)封堵在U形管(2)内或沿指示液排放口(17)排出。
4.如权利要求1所述一种反应量热器的产气速率测量装置，其特征在于：所述控温装置(14)包括热交换管(19)、控温箱(20)、导热介质，所述热交换管(19)卷绕在所述U形管(2)外周，所述热交换管(19)两端导通所述控温箱(20)，所述导热介质循环流动于所述热交换管(19)与所述控温箱(20)之间，所述控温箱(20)加热或冷却所述导热介质。
5.如权利要求1所述一种反应量热器的产气速率测量装置，其特征在于：所述U形管(2)为玻璃材质。
6.如权利要求5所述一种反应量热器的产气速率测量装置，其特征在于：所述左支管(9)的管壁上设有刻度值。
7.如权利要求1所述一种反应量热器的产气速率测量装置，其特征在于：所述U形管外包裹有保温层(16)。
8.如权利要求1所述一种反应量热器的产气速率测量装置，其特征在于：所述左支管(9)内腔为圆柱形。
9.如权利要求1所述一种反应量热器的产气速率测量装置，其特征在于：所述指示液(10)为硅油。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111205157.4A CN113945484A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种反应量热器的产气速率测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111205157.4A CN113945484A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种反应量热器的产气速率测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113945484A true CN113945484A (zh) | 2022-01-18 |
Family
ID=79330901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111205157.4A Pending CN113945484A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种反应量热器的产气速率测量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113945484A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2053335U (zh) * | 1989-05-25 | 1990-02-21 | 周金陵 | 标准微压压力计 |
| KR20060102936A (ko) * | 2005-03-25 | 2006-09-28 | 학교법인 포항공과대학교 | 바이오가스 부피 측정 장치 및 그 방법 |
| CN103674156A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-03-26 | 农业部环境保护科研监测所 | 一种实验室微量气体的计量装置和计量方法 |
| CN203719695U (zh) * | 2014-02-28 | 2014-07-16 | 三峡大学 | 一种化学反应速率常数测定装置 |
| US20160377469A1 (en) * | 2013-12-09 | 2016-12-29 | Politecnico Di Milano | Method and Apparatus for Measuring Gas Flow |
| CN108033559A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-15 | 湖北洛克泰克仪器股份有限公司 | 一种废水厌氧生物降解仪 |
| CN216410454U (zh) * | 2021-10-15 | 2022-04-29 | 厦门标安科技有限公司 | 一种反应量热器的产气速率测量装置 |
-
2021
- 2021-10-15 CN CN202111205157.4A patent/CN113945484A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2053335U (zh) * | 1989-05-25 | 1990-02-21 | 周金陵 | 标准微压压力计 |
| KR20060102936A (ko) * | 2005-03-25 | 2006-09-28 | 학교법인 포항공과대학교 | 바이오가스 부피 측정 장치 및 그 방법 |
| US20160377469A1 (en) * | 2013-12-09 | 2016-12-29 | Politecnico Di Milano | Method and Apparatus for Measuring Gas Flow |
| CN103674156A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-03-26 | 农业部环境保护科研监测所 | 一种实验室微量气体的计量装置和计量方法 |
| CN203719695U (zh) * | 2014-02-28 | 2014-07-16 | 三峡大学 | 一种化学反应速率常数测定装置 |
| CN108033559A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-15 | 湖北洛克泰克仪器股份有限公司 | 一种废水厌氧生物降解仪 |
| CN216410454U (zh) * | 2021-10-15 | 2022-04-29 | 厦门标安科技有限公司 | 一种反应量热器的产气速率测量装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103616410B (zh) | 一种气体的化学溶剂吸收与解吸反应热测量装置 | |
| CN106024079B (zh) | 一种非能动余热排出循环性能测试系统以及测试方法 | |
| CN103837567B (zh) | 能自平衡加压的液体比热容测量装置及方法 | |
| CN216410454U (zh) | 一种反应量热器的产气速率测量装置 | |
| GB2600873A (en) | Liquid metal high-temperature pulsating heat pipe and testing method | |
| JP2017067472A (ja) | 校正装置及び校正方法 | |
| CN104535611B (zh) | 固体比热容计量标准装置和测量方法 | |
| CN113432760B (zh) | 一种基于功率补偿法的电池等温量热仪及其基线修正方法 | |
| CN107179141A (zh) | 一种具有在线校准功能的油浸式变电设备测温装置及校准方法 | |
| CN104266798B (zh) | 制冷剂泄漏测试装置和制冷剂泄漏测试方法 | |
| JP4753244B2 (ja) | 水素貯蔵容器への水素充填方法および水素充填監視装置 | |
| CN108279187A (zh) | 流体粘度的测试装置及测试方法 | |
| CN109781779B (zh) | 一种适用于测量溶气流体比定压热容的方法及装置 | |
| CN105021648B (zh) | 一种减小热交换的自平衡加压式液体比热容测量装置和方法 | |
| CN113945484A (zh) | 一种反应量热器的产气速率测量装置 | |
| CN113945483A (zh) | 一种反应量热时同步测量反应产气速率的方法 | |
| CN104655671B (zh) | 绝热加速量热仪及检测方法 | |
| CN204495757U (zh) | 绝热加速量热仪 | |
| CN111380775A (zh) | 一种气瓶静态蒸发率检测装置及方法 | |
| CN109611814A (zh) | 管阀布置疏水系统热能损失的测量方法及测量系统 | |
| CN204903430U (zh) | 等温储存试验仪 | |
| CN109001292A (zh) | 一种高强钢氢偏聚激活能的测试装置及测试方法 | |
| CN205049262U (zh) | 一种低临界温度液体混合过量焓的变温补偿量热装置 | |
| CN207423852U (zh) | 液体比热容流动测量装置 | |
| CN207946330U (zh) | 流体粘度的测试装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |