一種節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，包括壓力容器，所述壓力容器包括相互配合的殼體和密封蓋；殼體內(nèi)設(shè)有第一加熱絲，殼體底端設(shè)有過液孔，密封蓋上分別接有壓力表和第一溫度傳感器，還包括與過液孔連接向壓力容器提供實(shí)驗(yàn)液體的保溫箱，所述密封蓋上還設(shè)有放空閥、操作閥以及安全閥，所述操作閥通過管路連接有一真空泵。通過保溫箱能夠提前預(yù)熱液體，提高實(shí)驗(yàn)的效率，且實(shí)驗(yàn)后的高溫液體可以流入保溫箱內(nèi)，下次實(shí)驗(yàn)時(shí)再次使用，節(jié)約了電能。
【專利說明】一種節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種溫度和壓力關(guān)系測(cè)試裝置，特別涉及一種節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]如果在一密閉的容器中加熱若干液體，則部分液體分子將進(jìn)入上部空間，稱為“蒸發(fā)”。隨著空間內(nèi)蒸氣分子數(shù)目增加，它所產(chǎn)生的蒸氣壓力也提高，到一定的時(shí)候，空間內(nèi)的蒸氣分子數(shù)目不再增加，此時(shí)，離開液體的分子數(shù)與從空間返回液體的分子數(shù)達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，也叫達(dá)到了 “飽和狀態(tài)”，此時(shí)液體和蒸氣的溫度相等。這時(shí)蒸氣所產(chǎn)生的壓力叫“飽和壓力”。對(duì)同一種物質(zhì)，飽和壓力的高低與溫度有關(guān)。溫度越高，分子具有的能量越大，越容易脫離液體而氣化，相應(yīng)的飽和壓力也越高。一定的溫度，對(duì)應(yīng)一定的飽和壓力，二者不是獨(dú)立的。因此，在飽和狀態(tài)下，飽和壓力所對(duì)應(yīng)的溫度也叫“飽和溫度”。
[0003]例如，H2O在飽和狀態(tài)下，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101325Pa)對(duì)應(yīng)的飽和溫度是100°C。但H2O的飽和壓力增大，則飽和溫度也升高，每一個(gè)壓力值都對(duì)應(yīng)唯一的溫度值。在《工程熱力學(xué)》的教學(xué)中，理解工質(zhì)在飽和狀態(tài)下壓力與溫度關(guān)系是十分重要的基礎(chǔ)知識(shí)，但這一概念比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)難以理解。如何使學(xué)生比較容易的理解工質(zhì)這一抽象而又非常重要的基本概念，是學(xué)科教學(xué)中的一個(gè)難題。
[0004]現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)完成后直接將熱水排出，浪費(fèi)了水資源以及電能，且實(shí)驗(yàn)時(shí)需要將常溫水加熱，耗費(fèi)時(shí)間較多。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，提出了一種節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀。解決了現(xiàn)有技術(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，實(shí)驗(yàn)后液體直接排除造成浪費(fèi)的問題。
[0006]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下:
[0007]一種節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，包括壓力容器，所述壓力容器包括相互配合的殼體和密封蓋；殼體內(nèi)設(shè)有第一加熱絲，殼體底端設(shè)有過液孔，密封蓋上分別接有壓力表和第一溫度傳感器，還包括與過液孔連接向壓力容器提供實(shí)驗(yàn)液體的保溫箱，所述密封蓋上還設(shè)有放空閥、操作閥以及安全閥，所述操作閥通過管路連接有一真空泵。
[0008]作為優(yōu)選，所述保溫箱包括:
[0009]箱體，外側(cè)設(shè)有保溫層；
[0010]第二加熱絲，設(shè)在箱體內(nèi)部的底部，用于對(duì)液體進(jìn)行預(yù)加熱；
[0011]設(shè)有第一截止閥的進(jìn)液管，一端與箱體連接，另一端與液源連接；
[0012]設(shè)有第二截止閥的排液管，設(shè)在箱體的底端，用于排出液體；
[0013]設(shè)有液泵的過液管，一端與箱體連接，另一端與所述過液孔相連。
[0014]作為優(yōu)選，所述過液管上還設(shè)有第三截止閥，過液管上還有一條支路，該支路管上設(shè)有第四截止閥。壓力容器中的液體可以不返回保溫箱而是通過支路直接排出。[0015]所述殼體包括相互連通的玻璃筒和圓弧底盤，所述圓弧底盤的材質(zhì)為不銹鋼，所述玻璃筒夾持在所述密封蓋和所述圓弧底盤之間，且與密封蓋和圓弧底盤接觸部位均設(shè)有密封圈，密封蓋和圓弧底盤通過雙頭螺栓固定。通過雙頭螺栓兩頭擰緊螺帽，可以確保玻璃筒與密封蓋密封性能良好，玻璃筒與圓弧底盤的密封性能良好。且通過玻璃筒能夠方便觀看實(shí)驗(yàn)過程，不銹鋼材質(zhì)的圓弧底盤具有較大的強(qiáng)度，保證裝置的可靠性。
[0016]作為優(yōu)選，所述圓弧底盤固定有支撐架，所述過液孔處在圓弧底盤的最底端。支撐架用于支持整個(gè)實(shí)驗(yàn)儀；過液孔設(shè)置在圓弧底盤的最底端，使得實(shí)驗(yàn)完畢后能將液體排盡。
[0017]作為優(yōu)選，所述玻璃筒內(nèi)設(shè)有第一冷卻管，所述第一冷卻管包括處在玻璃筒中的盤管，該盤管具有分別貫穿密封蓋的進(jìn)水口和出水口。第一冷卻管的盤管跟液體的接觸面積大，有助于提聞冷卻效率。
[0018]作為優(yōu)選，所述第一加熱絲設(shè)置在圓弧底盤中。
[0019]作為優(yōu)選，所述圓弧底盤中還設(shè)有測(cè)量液體溫度的第二溫度傳感器。第一溫度傳感器用來測(cè)蒸汽的溫度，第二溫度傳感器用來測(cè)液體的溫度，當(dāng)它們測(cè)得的溫度相等時(shí)即是飽和狀態(tài)，記錄此時(shí)的溫度和壓力，再與書本的數(shù)據(jù)對(duì)比，可以加深理解。
[0020]作為優(yōu)選，所述保溫箱還設(shè)有第二冷卻管，所述第二冷卻管包括設(shè)在保溫箱內(nèi)部的冷卻盤管，該冷卻盤管具有分別穿出箱體的進(jìn)液口和出液口。第二冷卻管能夠?qū)Ρ叵鋬?nèi)的液體進(jìn)行預(yù)冷，加快實(shí)驗(yàn)速度。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:通過保溫箱能夠提前預(yù)熱液體，提高實(shí)驗(yàn)的效率，且實(shí)驗(yàn)后的高溫液體可以流入保溫箱內(nèi)，下次實(shí)驗(yàn)時(shí)再次使用，節(jié)約了電能；通過第一冷卻管能夠快速冷卻液體，提高實(shí)驗(yàn)效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是圓弧底盤安裝加熱絲后的俯視圖；
[0024]圖3是實(shí)施例2保溫箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中各附圖標(biāo)記為:
[0026]1.第二溫度傳感器,2.盤管,4.玻璃筒,5.密封蓋,6.安全閥,7.第一冷卻管的進(jìn)水口，8.第一溫度傳感器，9.放空閥，10.壓力表，11.操作閥，12.第一冷卻管的出水口，14.螺帽，15.雙頭螺栓，16.過液孔，17.圓弧底盤，18.過液管，19.保溫箱，20.支撐架，21.第一加熱絲，22.保溫層，23.箱體，24.第一截止，25.進(jìn)液管，26.第二加熱絲，27.第二截止閥，28.排液管，29.第三截止閥，30.第四截止閥，34.支路，35.液泵，36.第二冷卻管。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合各附圖，對(duì)本實(shí)用新型節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀做詳細(xì)描述。
[0028]實(shí)施例1
[0029]如圖1、2所示，一種節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，包括壓力容器，壓力容器包括相互配合的殼體和密封蓋5,密封蓋5上接有壓力表10、第一溫度傳感器8,還設(shè)有安全閥6、放空閥9以及操作閥11，操作閥11通過管路連接有一真空泵。[0030]殼體包括相互連通的玻璃筒4和圓弧底盤17，該圓弧底盤連接有起支撐作用的支撐架20，且圓弧底盤和支撐架均為不銹鋼材質(zhì)。玻璃筒4夾持在密封蓋5和圓弧底盤17之間，且與密封蓋和圓弧底盤接觸部位均設(shè)有密封圈，密封蓋5和圓弧底盤17通過雙頭螺栓15固定。通過擰緊雙頭螺栓兩頭的螺帽14，可以確保玻璃筒與密封蓋密封性能良好，玻璃筒與圓弧底盤的密封性能良好。
[0031]圓弧底盤17內(nèi)設(shè)有第一加熱絲21以及測(cè)量液體溫度的第二溫度傳感器1，圓弧底盤的最底端設(shè)有過液孔16。實(shí)驗(yàn)儀還包括與過液孔16連接向壓力容器提供實(shí)驗(yàn)液體的保溫箱19，該保溫箱包括:
[0032]箱體23，外側(cè)設(shè)有保溫層22 ；
[0033]第二加熱絲26，設(shè)在箱體內(nèi)部的底部，用于對(duì)液體進(jìn)行預(yù)加熱；
[0034]設(shè)有第一截止閥24的進(jìn)液管25，一端與箱體連接，另一端與液源連接；
[0035]設(shè)有第二截止閥27的排液管28，設(shè)在箱體的底端，用于排出液體；
[0036]設(shè)有液泵35的過液管18，一端與箱體連接，另一端與過液孔相連且過液管18上還設(shè)有第三截止閥29以及一條支路34，該支路管上設(shè)有第四截止閥30。
[0037]玻璃筒4的內(nèi)部設(shè)有第一冷卻管，該第一冷卻管包括處在玻璃筒下部的盤管2以及分別貫穿密封蓋5的第一冷卻管的進(jìn)水口 7和第一冷卻管的出水口 12。
[0038]具體使用時(shí)，本實(shí)施例可分為正壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)和負(fù)壓(系統(tǒng)低于大氣壓力)測(cè)試實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分。
[0039]正壓測(cè)試實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)之前通過過液管25向箱體23加入水，并通過第二加熱絲26進(jìn)行預(yù)熱，然后打開水泵35將溫水通過過液管18注入壓力容器，注水時(shí)放空閥打開。關(guān)閉放空閥使裝置內(nèi)部構(gòu)成封閉的系統(tǒng)。打開第一加熱絲21，對(duì)水進(jìn)行加熱，至飽和狀態(tài)。達(dá)到飽和溫度后繼續(xù)加熱，則壓力會(huì)升高。測(cè)試壓力值可預(yù)先在壓力表上設(shè)定，至設(shè)定壓力后，加熱絲停止加熱，停止加熱后，受裝置周圍空氣冷卻，筒內(nèi)壓力會(huì)下降，壓力一下降，加熱絲又重新工作，維持裝置內(nèi)設(shè)定的壓力。記錄壓力及其對(duì)應(yīng)的溫度值。
[0040]負(fù)壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)可分二種方法。
[0041]第一種方法，如正壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)的步驟一樣，注水并對(duì)水加熱，將水加熱到一定的溫度(不超過100°c)。然后將真空泵與操作閥相連，進(jìn)行抽氣，當(dāng)壓力容器內(nèi)的壓力達(dá)到飽和壓力時(shí)水就會(huì)沸騰，壓力不再下降，這時(shí)記錄飽和溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力。也可以在正壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)后通過向第一冷卻管注入冷水對(duì)高溫的熱水進(jìn)行冷卻，然后再通過真空泵抽氣，當(dāng)壓力容器內(nèi)的壓力達(dá)到飽和壓力時(shí)水就會(huì)沸騰，壓力不再下降，這時(shí)記錄飽和溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力。
[0042]第二種方法，先抽真空，再注水。抽真空時(shí)壓力容器內(nèi)的真空度要盡量大，壓力容器在真空下，常溫水一注入會(huì)立即沸騰，并且很快便達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)時(shí)記錄下溫度和壓力。
[0043]實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可以將水排入保溫箱內(nèi)，下次實(shí)驗(yàn)時(shí)再次利用。操作步驟:打開放空閥，打開第三截止閥29將水注入保溫箱。
[0044]實(shí)驗(yàn)結(jié)束后還可以直接將水排出，操作方式:打開放空閥，打開第四截止閥，壓力容器內(nèi)的水會(huì)通過支路排出。
[0045]實(shí)施例2[0046]如圖3所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加了第二冷卻管36，該第二冷卻管包括設(shè)在保溫箱內(nèi)部的冷卻盤管，且冷卻盤管具有分別穿出箱體的進(jìn)液口和出液口。本實(shí)施例，通過第二加熱絲能夠?qū)Ρ叵鋬?nèi)的液體進(jìn)行預(yù)熱；通過第二冷卻管能夠?qū)Ρ叵鋬?nèi)的液體進(jìn)行預(yù)冷，它們均能加快實(shí)驗(yàn)速度。
[0047]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此即限制本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，凡是運(yùn)用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，包括壓力容器，所述壓力容器包括相互配合的殼體和密封蓋；殼體內(nèi)設(shè)有第一加熱絲，殼體底端設(shè)有過液孔，密封蓋上分別接有壓力表和第一溫度傳感器，其特征在于，還包括與過液孔連接向壓力容器提供實(shí)驗(yàn)液體的保溫箱，所述密封蓋上還設(shè)有放空閥、操作閥以及安全閥，所述操作閥通過管路連接有一真空泵。
2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述保溫箱包括: 箱體，外側(cè)設(shè)有保溫層； 第二加熱絲，設(shè)在箱體內(nèi)部的底部，用于對(duì)液體進(jìn)行預(yù)加熱； 設(shè)有第一截止閥的進(jìn)液管，一端與箱體連接，另一端與液源連接； 設(shè)有第二截止閥的排液管，設(shè)在箱體的底端，用于排出液體； 設(shè)有液泵的過液管，一端與箱體連接，另一端與所述過液孔相連。
3.如權(quán)利要求2所述的節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述過液管上還設(shè)有第三截止閥，過液管上還有一條支路，該支路管上設(shè)有第四截止閥。
4.如權(quán)利要求2所述的節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述殼體包括相互連通的玻璃筒和圓弧底盤，所述圓弧底盤的材質(zhì)為不銹鋼，所述玻璃筒夾持在所述密封蓋和所述圓弧底盤之間，且與密封蓋和圓弧底盤接觸部位均設(shè)有密封圈，密封蓋和圓弧底盤通過雙頭螺栓固定。
5.如權(quán)利要求4所述的節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述圓弧底盤固定有支撐架，所述過液孔處在圓弧底盤的最底端。
6.如權(quán)利要求4所述的節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述玻璃筒內(nèi)設(shè)有第一冷卻管，所述第一冷卻管包括處在玻璃筒中的盤管，該盤管具有分別貫穿密封蓋的進(jìn)水口和出水口。
7.如權(quán)利要求4所述的節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述第一加熱絲設(shè)置在圓弧底盤中。
8.如權(quán)利要求7所述的節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述圓弧底盤中還設(shè)有測(cè)量液體溫度的第二溫度傳感器。
9.如權(quán)利要求8所述的節(jié)能的飽和蒸汽壓力與溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述保溫箱還設(shè)有第二冷卻管，所述第二冷卻管包括設(shè)在保溫箱內(nèi)部的冷卻盤管，該冷卻盤管具有分別穿出箱體的進(jìn)液口和出液口。
【文檔編號(hào)】G09B23/12GK203631022SQ201320891762
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】黃超, 周金坤, 何旭燕, 韋璐婷 申請(qǐng)人:浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院