CN214279371U - 超临界流体相变演示仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种超临界流体相变演示仪，有壳体，所述壳体内有第一腔室，壳体上端可拆卸连接有封盖，所述第一腔室下端或/和封盖上有视窗，在壳体上设有电加热元件，与壳体或封盖相接有温度表及与第一腔室相通的压力表。其视窗即可承压亦能满足人们清晰观察的需要，有效提高超临界流体相变的演示效果，同时本实用新型结构简单、操作方便，无需连接辅助管路，运行可靠性高；质量轻、体积小，可以手持，携带方便，无需固定场所安装，占地面积少；无需添加水银、压力油及水等耗材，节能环保，制造、安装、检修和维护成本较低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种演示仪，尤其是一种结构简单、便于操作、利于观察的超临界流体相变演示仪。
背景技术
超临界现象已被发现100多年，超临界流体技术则在近年来才快速发展，人们随之纷纷开始研究超临界流体这一自然现象以及学习相关的知识。超临界流体（英语：Supercritical fluid, SF）是一种独立在气、液、固体以外的第四种物质状态，当物质在超过临界温度及临界压力以上，气体与液体的性质会趋近于类似，最后会达成一个均匀相之流体现象（有水珠的絮状）。超临界流体类似气体具有可压缩性，而且又兼具有类似液体的流动性，密度一般都介于0.1到1.0g/ml之间。由于其具有液体般的溶解能力，故超临界流体可定义为具有可控制溶解能力的沉重气体，或是一种无法区分液体、气体的物质状态。由于超临界流体在一定的温度压力条件下才能够形成，因此人们在常温、常压下无法直观看到超临界流体状态，以往只能靠参数、曲线及图表等理性的从事研究和推测。
目前市场上已有用于CO2气液相变观测实验装置，由压力台、恒温器、试验台本体及其防护罩几部分组成，试验台本体的具体结构由高压容器、玻璃杯、压力油通道、水银、密封填料、填料压盖、恒温水套、承压玻璃管及温度计等组成。压力台送来的压力油进入高压容器、压力油通道和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管，CO2被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞杆进、退来调节。CO2的温度由恒温器通过泵进入水套内的水温调节并由插在恒温水套中的温度计显示。可通过压力台改变压力、恒温器改变温度，使人们通过承压玻璃管观察CO2在不同温度、压力下由固体、液体、气体及超临界流体的相变过程。然而，现有装置存在如下问题：
1. 承压玻璃管的内部孔径受壁厚和压力限制而较细，CO2充装量较少，影响相变过程的观察效果；
2. 结构复杂，操作繁琐；连接管路多，运行可靠性差；
3. 质量重、体积大、占地面积大，需要添加水银、压力油及水等耗材，制造、安装、检修和维护成本较高，单台销售价格为7万以上。
发明内容
本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种结构简单、便于操作、利于观察的超临界流体相变演示仪。
本实用新型的技术解决方案是：一种超临界流体相变演示仪，有壳体，所述壳体内有第一腔室，所述壳体上端可拆卸连接有封盖，所述第一腔室下端或/和封盖上有视窗，在壳体上设有电加热元件，与壳体或封盖相接有温度表及与第一腔室相通的压力表。
所述壳体与封盖通过轴向螺栓相接且在连接处设有密封件。
所述封盖内有第二腔室，第一腔室和第二腔室均为内大外小的阶梯孔，所述视窗位于阶梯孔的阶梯处。
本实用新型特殊的结构设计，其视窗即可承压亦能满足人们清晰观察的需要，有效提高超临界流体相变的演示效果，同时本实用新型结构简单、操作方便，无需连接辅助管路，运行可靠性高；质量轻、体积小，可以手持，携带方便，无需固定场所安装，占地面积少；无需添加水银、压力油及水等耗材，节能环保，制造、安装、检修和维护成本较低。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的局部结构主视图。
图3是图2的俯视图。
图4是图2的A-A视图。
图5是图3的C-C视图。
具体实施方式
本实用新型的一种超临界流体相变演示仪，如图1~5所示：有壳体1，壳体1内有第一腔室2，壳体1的上端可拆卸连接有封盖3，可拆卸连接有多种方式，其中之一为采用轴向螺栓8实现可拆卸连接，在连接处设置密封件9（密封圈、密封垫或胶层等）实现密封， 壳体1可以采用不锈钢、铝、铁等金属材料制成，壳体1封底和封盖3即可以是不锈钢、铝、铁等金属材料，亦可以是亚克力、石英玻璃、蓝宝石等透明材料。具体结构可以是以下几种形式：
1. 壳体1底部或/和封盖3采用亚克力、石英玻璃、蓝宝石等透明材料，此时在第一腔室2的底部或/和封盖3上由亚克力、石英玻璃、蓝宝石等透明材料本身形成视窗4；在壳体1上设有电加热元件5，与壳体1相接有温度表6及与第一腔室2相通的压力表7。温度表6和压力表7可以是指针、数字等仪表，温度表6的传感探头即可以放置在加热元件5处，亦可置于第一腔室2内。
2. 当壳体1和封盖3均为金属材料时，则封盖3内有第二腔室10，第一腔室2和第二腔室10均为内大外小的阶梯孔，即位于内部的孔径大、位于外部的孔径小，此时视窗4为亚克力、石英玻璃、蓝宝石等透明材料，通过胶等固定于阶梯孔的阶梯11处，阶梯11对视窗4向下的压力足以抵抗第一腔室2和第二腔室10内受热对视窗4所产生的向上压力，提高运行可靠性。温度表6的传感探头即可以放置在加热元件5处，亦可置于第一腔室2或第二腔室10内，温度表6及与第一腔室2相通的压力表7可以同时设置在封盖3上，亦可将温度表8及压力表9同时设置在壳体1上，还可将温度表6、压力表7分别设置在壳体1和封盖3上。
工作过程：
将固体CO2置于第一腔室2内，连接封盖3，将电加热元件5与电源相接对第一腔室2内的固体CO2进行加热，第一腔室2内受热温度增加，压力也随之增大，固体CO2亦由固体逐渐变为液体、气体，在超过临界温度（31.1℃）和临界压力（7.31MPa）后，第一腔室2内的CO2的气液相界面消失，变为超临界流体状态（有水珠的絮状）；拔掉电源，停止加热，第一腔室2内的CO2温度下降，压力随之下降，变回气液两相共存的状态，观察者可以通过视窗4直观的观察这一相变过程。
Claims (3)
1.一种超临界流体相变演示仪，其特征在于：有壳体（1），所述壳体（1）内有第一腔室（2），壳体（1）上端可拆卸连接有封盖（3），所述第一腔室（2）下端或/和封盖（3）上有视窗（4），在壳体（1）上设有电加热元件（5），与壳体（1）或封盖（3）相接有温度表（6）及与第一腔室（2）相通的压力表（7）。
2.根据权利要求1所述的超临界流体相变演示仪，其特征在于：所述壳体（1）与封盖（3）通过轴向螺栓（8）相接且在连接处设有密封件（9）。
3.根据权利要求2所述的超临界流体相变演示仪，其特征在于：所述封盖（3）内有第二腔室（10），第一腔室（2）和第二腔室（10）均为内大外小的阶梯孔，所述视窗（4）位于阶梯孔的阶梯（11）处。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120376640.8U CN214279371U (zh) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 超临界流体相变演示仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202120376640.8U CN214279371U (zh) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 超临界流体相变演示仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214279371U true CN214279371U (zh) | 2021-09-24 |
Family
ID=77790346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120376640.8U Active CN214279371U (zh) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 超临界流体相变演示仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN214279371U (zh) |
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2021
- 2021-02-19 CN CN202120376640.8U patent/CN214279371U/zh active Active
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Legal Events
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