CN114486622A - 一种实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在线实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，包括：液体存储箱，所述液体存储箱上安装有加热装置，所述液体存储箱上安装有温度传感器；液体泵，所述液体泵的输入端通过管道与所述液体存储箱的输出端连接，所述液体泵的输出端通过管道连接有流量计；收集装置，所述收集装置的输入端通过管道与流量计的输出端连接，所述收集装置设置于所述称重装置上，所述称重装置上设置有称重传感器。本发明提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法，通过设置加热装置配合温度传感器，可以将待检测的液体加热至不同温度下后，检测不同温度下该液体的密度，使用方便，且可以实时检测，检测速度快。

Description

一种实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及液体密度测量领域，尤其涉及一种实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法。

背景技术

密度：指定温度下单位体积物质的质量，单位为g/mΔL或kg/mΔ3。相对密度：指定温度下某物质的密度和参考温度下水密度的比值。

目前检测液体方法通常采用获取液体的质量和体积，通过密度计算公式：ρ＝mΔ/vΔ(，(其中ρ表示密度，mΔ表示质量，vΔ表示体积)计算得到；

但目前的测量设备不方便检测在不同温度下液体的密度，使用较为局限。

因此，有必要提供一种实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法，解决了目前的测量设备不方便检测在不同温度下液体的密度的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的在线实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，包括：

液体存储箱，所述液体存储箱上安装有加热装置，所述液体存储箱上安装有温度传感器；

液体泵，所述液体泵的输入端通过管道与所述液体存储箱的输出端连接，所述液体泵的输出端通过管道连接有流量计；

收集装置，所述收集装置的输入端通过管道与流量计的输出端连接，所述收集装置设置于所述称重装置上，所述称重装置上设置有称重传感器；

控制模块，所述控制模块的输入端分别与温度传感器和称重传感器的输入端连接，所述控制模块的输出端与所述加热装置的输入端连接。

优选的，所述收集装置的输出端通过管道连接有放油阀，所述放油阀的输出端通过管道与所述液体存储箱的输出端连接，所述控制模块还包括温度扩展模块和称重扩展模块。

优选的，所述液体存储箱的输出端连接有排水管，所述排水管的一端与所述液体泵输入端连接，所述液体泵的输出端连接有三通管，所述三通管的一端通过管道与流量计的输入端连接，所述三通管的另一端连接有输水管。

优选的，所述液体存储箱的一侧安装有带动机构，所述带动机构包括安装箱，所述安装箱固定于所述液体存储箱的背面，所述安装箱的内部固定连接有隔板，所述安装箱上转动连接有转动轴，所述转动轴的一端依次贯穿隔板和液体存储箱且延伸至液体存储箱的内部。

优选的，所述转动轴位于存储箱内部的一端对称固定连接有搅拌叶。

优选的，所述转动轴的表面且位于隔板的一侧固定连接有带动叶轮，所述安装箱的内部且位于带动叶轮的两侧均设置有导向架，所述导向架的上侧与安装箱之间形成导流通道，所述带动叶轮的上侧延伸至导流通道中。

优选的，所述输水管的一端与所述安装箱的一侧连通，所述输水管的一端与所述导流通道对应。

优选的，所述安装箱的另一侧连接有出液管，所述出液管的一端与所述安装箱内部连通，所述输水管和出液管上分别连接有第一阀门和第二阀门。

优选的，所述加热装置的加热板上开设有多个条形孔。

本发明还提供一种实时测量液体在不同温度下密度的实验装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：首先在控制模块的触摸屏设定对液体的加热的温度值，测量液体在该温度下的密度。

S2：控制模块依据设定的温度，通过内置的PID算法控制继电器的通断，进而控制加热装置供电的接通和断开，对待检测的液体加热至设定的温度值；

S3：液体温度值稳定后，启动液体泵；

S4：液体泵将液体经过流量计抽入到收集装置中；

S5：通过称重装置计算液体流入到收集装置内的质量，其中扩展称重模块将重量值传递给控制模块进行实时计算，累计一定的时间，并计算这一段时间内重量的变化值，记为mΔ。

S6：在重量增加的同时，控制模块将采集得到的流量计的信号进行计算，计算出该温度状态下的流量，累计一定的时间后，计算这一段时间内流量的平均值，得出体积的变化量，记为vΔ。

S7：根据ρ＝mΔ/vΔ，得到了在该设定温度下的密度值。

S8：通过设定多个不同的温度值，进行1-6项的测量和计算操作，进而可以得出液体在多个温度下的密度值。

与相关技术相比较，本发明提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法具有如下有益效果：

本发明提供一种实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法，通过设置加热装置配合温度传感器，可以将待检测的液体加热至不同温度下后，检测不同温度下该液体的密度，使用方便，且可以实时检测，检测速度快。

附图说明

图1为本发明提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置第一实施例的原理图；

图2为本发明提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置实物原理图；

图3为本发明提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置第二实施例的原理图；

图4为图3所示的剖视图；

图5为图3所示的安装箱的剖视图。

图中标号：

1、液体存储箱，2、加热装置，3、液体泵，4、排水管，5、三通管，6、输水管，

7、带动机构，71、安装箱，72、转动轴，73、隔板，74、搅拌叶，75、带动叶轮，

8、出液管，9、第一阀门，10、第二阀门，11、条形孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1和图2，其中，图1为本发明提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置第一实施例的原理图；图2为本发明提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置实物原理图。在线实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，包括：

液体存储箱1，所述液体存储箱1上安装有加热装置2，所述液体存储箱1上安装有温度传感器；

液体泵3，所述液体泵3的输入端通过管道与所述液体存储箱的输出端连接，所述液体泵3的输出端通过管道连接有流量计；

收集装置，所述收集装置的输入端通过管道与流量计的输出端连接，所述收集装置设置于所述称重装置上，所述称重装置上设置有称重传感器；

控制模块，所述控制模块的输入端分别与温度传感器和称重传感器的输入端连接，所述控制模块的输出端与所述加热装置的输入端连接。

控制模块优选采用PLC控制系统，且设置有工业触摸屏，不限于PLC控制系统，可以采用其他可行的控制系统；

称重装置包括称重传感器以及固定装置部分。

流量计优选采用齿轮流量传感器，加热装置2包括加热板，加热板位于液体存储箱1的内部，对内部的液体进行加热。

所述收集装置的输出端通过管道连接有放油阀，所述放油阀的输出端通过管道与所述液体存储箱的输出端连接，所述控制模块还包括温度扩展模块和称重扩展模块。

通过管道将收集装置和液体存储箱连接，通过打开放油阀，可以将检测后的液体回流至液体收集装置中，其中收集装置的放置高度高于液体存储箱，从而当打开回流阀后，液体可以通过自身重力回流至收集装置中；

其中温度传感器与温度扩展模块连接，温度扩展模块将温度型号传递至控制模块，同理称重扩展模块与称重传感器连接，重力值通过称重扩展模块传递至控制模块。

其中还设置有供电系统用于对该装置中用电设备进行供电。

一种实时测量液体在不同温度下密度的实验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：首先在控制模块的触摸屏设定对液体的加热的温度值，测量液体在该温度下的密度。

S2：控制模块依据设定的温度，通过内置的PID算法控制继电器的通断，进而控制加热装置供电的接通和断开，对待检测的液体加热至设定的温度值；

S3：液体温度值稳定后，启动液体泵3；

S4：液体泵3将液体经过流量计抽入到收集装置中；

S5：通过称重装置计算液体流入到收集装置内的质量，其中扩展称重模块将重量值传递给控制模块进行实时计算，累计一定的时间，并计算这一段时间内重量的变化值，记为mΔ，。

S6：在重量增加的同时，控制模块将采集得到的流量计的信号进行计算，计算出该温度状态下的流量，累计一定的时间后，计算这一段时间内流量的平均值，得出体积的变化量，记为vΔ，流量的平均值(例如：L/min)和这一段时间(例如时间单位：min)进行相乘的运算，进而得出体积的变化量。

S7：根据ρ＝mΔ/vΔ，得到了在该设定温度下的密度值。

S8：通过设定多个不同的温度值，进行1-6项的测量和计算操作，进而可以得出液体在多个温度下的密度值。

本发明提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法的工作原理如下：

首先在控制模块的触摸屏设定对液体的加热的温度值，测量液体在该温度下的密度，其中温度至通过温度传感器检测，并将检测的传输至控制模块。

控制模块依据设定的温度，通过内置的PID算法控制继电器的通断，进而控制加热装置供电的接通和断开，对待检测的液体加热至设定的温度值；

液体温度值稳定后，启动液体泵3；

其中温度值未定在一个范围内，当设定顶的温度值为22℃时，此时允许的温度范围至为±0.5℃；

液体泵3将液体经过流量计抽入到收集装置中，流量计可以检测液体经过管道的流量，即一定时间内，液体流过的体积；

通过称重装置计算液体流入到收集装置内的质量，其中扩展称重模块将重量值传递给控制模块进行实时计算，累计一定的时间，并计算这一段时间内重量的变化值，记为mΔ。

优选为30、40、50秒，记一次重量的变化值。

在重量增加的同时，控制模块将采集得到的流量计的信号进行计算，计算出该温度状态下的流量，累计一定的时间后，计算这一段时间内流量的平均值，得出体积的变化量，记为vΔ。

其中该时间端与重量记录的施加端对应设置，优选为30、40、50秒。

根据ρ＝mΔ/vΔ，得到了在该设定温度下的密度值。

通过设定多个不同的温度值，进行1-6项的测量和计算操作，进而可以得出液体在多个温度下的密度值。

与相关技术相比较，本发明提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置及方法具有如下有益效果：

通过设置加热装置配合温度传感器，可以将待检测的液体加热至不同温度下后，检测不同温度下该液体的密度，使用方便，且可以实时检测，检测速度快。

第二实施例

请结合参阅图3、图4和图5，基于本申请的第一实施例提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，本申请的第二实施例提出另一种实时测量液体在不同温度下密度的实验装置。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。

具体的，本申请的第二实施例提供的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置的不同之处在于，实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，所述液体存储箱1的输出端连接有排水管4，所述排水管4的一端与所述液体泵3输入端连接，所述液体泵3的输出端连接有三通管5，所述三通管5的一端通过管道与流量计的输入端连接，所述三通管5的另一端连接有输水管6。

液体存储箱1的上侧设置有加液管，液体存储箱1远离带动机构7的一侧设置有回流管，收集装置中的液体可以通过回流管回流至液体存储箱1的内部；

其中与流量计连接的管道上设置有阀门。

所述液体存储箱1的一侧安装有带动机构7，所述带动机构7包括安装箱71，所述安装箱71固定于所述液体存储箱1的背面，所述安装箱71的内部固定连接有隔板73，所述安装箱71上转动连接有转动轴72，所述转动轴72的一端依次贯穿隔板73和液体存储箱1且延伸至液体存储箱1的内部。

通过设置隔板，隔板的一侧安装有轴承座对支撑轴72进行支撑固定，其中转动轴72和隔板远离轴承轴的一侧通过机械密封，以及液体存储箱1的一侧进行机械密封。

所述转动轴72位于存储箱1内部的一端对称固定连接有搅拌叶74。

所述转动轴72的表面且位于隔板73的一侧固定连接有带动叶轮75，所述安装箱71的内部且位于带动叶轮75的两侧均设置有导向架，所述导向架的上侧与安装箱71之间形成导流通道，所述带动叶轮75的上侧延伸至导流通道中。

当液体流过导流通道时，可以推动带动叶轮75的上侧，从而带动带动叶轮75转动，带动叶轮带动转动轴72转动。

所述输水管6的一端与所述安装箱71的一侧连通，所述输水管6的一端与所述导流通道对应。

所述安装箱71的另一侧连接有出液管8，所述出液管8的一端与所述安装箱71内部连通，所述输水管6和出液管8上分别连接有第一阀门9和第二阀门10。

所述加热装置2的加热板上开设有多个条形孔11。

通过开设条形孔11水流可以流过加热板；

当对待加热的液体进行加热处理时，可以开启第二阀门10和第二阀门10同时关闭与流量计连接的管道上的阀门；

此时开启液体泵3，液体泵3将水流通过输水管6导入到安装箱71中通过导液通道流入到出液管8，然后进入到液体存储箱1的内部，水泵带动水流不断的经过加热板，提高水流与加热板的接触面积，提高水流加热的速度；

同时水流通过导流通道时，带动带动叶轮75转动，从而带动转动轴72转动，转动轴72带动搅拌叶74转动，从而可以更好的带动水流流动，提高与加热板的接触面积，极大的提高待加热液体的加热速度，提高对液体密度的检测。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种在线实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，其特征在于，包括：

液体存储箱，所述液体存储箱上安装有加热装置，所述液体存储箱上安装有温度传感器；

液体泵，所述液体泵的输入端通过管道与所述液体存储箱的输出端连接，所述液体泵的输出端通过管道连接有流量计；

收集装置，所述收集装置的输入端通过管道与流量计的输出端连接，所述收集装置设置于所述称重装置上，所述称重装置上设置有称重传感器；

控制模块，所述控制模块的输入端分别与温度传感器和称重传感器的输入端连接，所述控制模块的输出端与所述加热装置的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，其特征在于，所述收集装置的输出端通过管道连接有放油阀，所述放油阀的输出端通过管道与所述液体存储箱的输出端连接，所述控制模块还包括温度扩展模块和称重扩展模块。

3.根据权利要求1所述的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，其特征在于，所述液体存储箱的输出端连接有排水管，所述排水管的一端与所述液体泵输入端连接，所述液体泵的输出端连接有三通管，所述三通管的一端通过管道与流量计的输入端连接，所述三通管的另一端连接有输水管。

4.根据权利要求3所述的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，其特征在于，所述液体存储箱的一侧安装有带动机构，所述带动机构包括安装箱，所述安装箱固定于所述液体存储箱的背面，所述安装箱的内部固定连接有隔板，所述安装箱上转动连接有转动轴，所述转动轴的一端依次贯穿隔板和液体存储箱且延伸至液体存储箱的内部。

5.根据权利要求4所述的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，其特征在于，所述转动轴位于存储箱内部的一端对称固定连接有搅拌叶。

6.根据权利要求4所述的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，其特征在于，所述转动轴的表面且位于隔板的一侧固定连接有带动叶轮，所述安装箱的内部且位于带动叶轮的两侧均设置有导向架，所述导向架的上侧与安装箱之间形成导流通道，所述带动叶轮的上侧延伸至导流通道中。

7.根据权利要求6所述的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，其特征在于，所述输水管的一端与所述安装箱的一侧连通，所述输水管的一端与所述导流通道对应。

8.根据权利要求4所述的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，其特征在于，所述安装箱的另一侧连接有出液管，所述出液管的一端与所述安装箱内部连通，所述输水管和出液管上分别连接有第一阀门和第二阀门。

9.根据权利要求1所述的实时测量液体在不同温度下密度的实验装置，其特征在于，所述加热装置的加热板上开设有多个条形孔。

10.一种用于权利要求1-9任一项所述的在线实时测量液体在不同温度下密度的实验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：首先在控制模块的触摸屏设定对液体的加热的温度值，测量液体在该温度下的密度。

S2：控制模块依据设定的温度，通过内置的PID算法控制继电器的通断，进而控制加热装置供电的接通和断开，对待检测的液体加热至设定的温度值；

S3：液体温度值稳定后，启动液体泵；

S4：液体泵将液体经过流量计抽入到收集装置中；

S5：通过称重装置计算液体流入到收集装置内的质量，其中扩展称重模块将重量值传递给控制模块进行实时计算，累计一定的时间，并计算这一段时间内重量的变化值，记为mΔ。

S6：在重量增加的同时，控制模块将采集得到的流量计的信号进行计算，计算出该温度状态下的流量，累计一定的时间后，计算这一段时间内流量的平均值，得出体积的变化量，记为vΔ。

S7：根据ρ＝mΔ/vΔ，得到了在该设定温度下的密度值。

S8：通过设定多个不同的温度值，进行1-6项的测量和计算操作，进而可以得出液体在多个温度下的密度值。

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