一种节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，包括压力容器，所述压力容器包括相互配合的壳体和密封盖；壳体内设有第一加热丝，壳体底端设有过液孔，密封盖上分别接有压力表和第一温度传感器，还包括与过液孔连接向压力容器提供实验液体的保温箱，所述密封盖上还设有放空阀、操作阀以及安全阀，所述操作阀通过管路连接有一真空泵。通过保温箱能够提前预热液体，提高实验的效率，且实验后的高温液体可以流入保温箱内，下次实验时再次使用，节约了电能。
【专利说明】一种节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种温度和压力关系测试装置，特别涉及一种节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪。
【背景技术】
[0002]如果在一密闭的容器中加热若干液体，则部分液体分子将进入上部空间，称为“蒸发”。随着空间内蒸气分子数目增加，它所产生的蒸气压力也提高，到一定的时候，空间内的蒸气分子数目不再增加，此时，离开液体的分子数与从空间返回液体的分子数达到了动态平衡，也叫达到了 “饱和状态”，此时液体和蒸气的温度相等。这时蒸气所产生的压力叫“饱和压力”。对同一种物质，饱和压力的高低与温度有关。温度越高，分子具有的能量越大，越容易脱离液体而气化，相应的饱和压力也越高。一定的温度，对应一定的饱和压力，二者不是独立的。因此，在饱和状态下，饱和压力所对应的温度也叫“饱和温度”。
[0003]例如，H2O在饱和状态下，一个标准大气压(101325Pa)对应的饱和温度是100°C。但H2O的饱和压力增大，则饱和温度也升高，每一个压力值都对应唯一的温度值。在《工程热力学》的教学中，理解工质在饱和状态下压力与温度关系是十分重要的基础知识，但这一概念比较抽象，学生学习时难以理解。如何使学生比较容易的理解工质这一抽象而又非常重要的基本概念，是学科教学中的一个难题。
[0004]现有的实验仪实验完成后直接将热水排出，浪费了水资源以及电能，且实验时需要将常温水加热，耗费时间较多。
实用新型内容
[0005]本实用新型针对上述问题，提出了一种节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪。解决了现有技术实验时间较长，实验后液体直接排除造成浪费的问题。
[0006]本实用新型采取的技术方案如下:
[0007]一种节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，包括压力容器，所述压力容器包括相互配合的壳体和密封盖；壳体内设有第一加热丝，壳体底端设有过液孔，密封盖上分别接有压力表和第一温度传感器，还包括与过液孔连接向压力容器提供实验液体的保温箱，所述密封盖上还设有放空阀、操作阀以及安全阀，所述操作阀通过管路连接有一真空泵。
[0008]作为优选，所述保温箱包括:
[0009]箱体，外侧设有保温层；
[0010]第二加热丝，设在箱体内部的底部，用于对液体进行预加热；
[0011]设有第一截止阀的进液管，一端与箱体连接，另一端与液源连接；
[0012]设有第二截止阀的排液管，设在箱体的底端，用于排出液体；
[0013]设有液泵的过液管，一端与箱体连接，另一端与所述过液孔相连。
[0014]作为优选，所述过液管上还设有第三截止阀，过液管上还有一条支路，该支路管上设有第四截止阀。压力容器中的液体可以不返回保温箱而是通过支路直接排出。[0015]所述壳体包括相互连通的玻璃筒和圆弧底盘，所述圆弧底盘的材质为不锈钢，所述玻璃筒夹持在所述密封盖和所述圆弧底盘之间，且与密封盖和圆弧底盘接触部位均设有密封圈，密封盖和圆弧底盘通过双头螺栓固定。通过双头螺栓两头拧紧螺帽，可以确保玻璃筒与密封盖密封性能良好，玻璃筒与圆弧底盘的密封性能良好。且通过玻璃筒能够方便观看实验过程，不锈钢材质的圆弧底盘具有较大的强度，保证装置的可靠性。
[0016]作为优选，所述圆弧底盘固定有支撑架，所述过液孔处在圆弧底盘的最底端。支撑架用于支持整个实验仪；过液孔设置在圆弧底盘的最底端，使得实验完毕后能将液体排尽。
[0017]作为优选，所述玻璃筒内设有第一冷却管，所述第一冷却管包括处在玻璃筒中的盘管，该盘管具有分别贯穿密封盖的进水口和出水口。第一冷却管的盘管跟液体的接触面积大，有助于提闻冷却效率。
[0018]作为优选，所述第一加热丝设置在圆弧底盘中。
[0019]作为优选，所述圆弧底盘中还设有测量液体温度的第二温度传感器。第一温度传感器用来测蒸汽的温度，第二温度传感器用来测液体的温度，当它们测得的温度相等时即是饱和状态，记录此时的温度和压力，再与书本的数据对比，可以加深理解。
[0020]作为优选，所述保温箱还设有第二冷却管，所述第二冷却管包括设在保温箱内部的冷却盘管，该冷却盘管具有分别穿出箱体的进液口和出液口。第二冷却管能够对保温箱内的液体进行预冷，加快实验速度。
[0021]本实用新型的有益效果是:通过保温箱能够提前预热液体，提高实验的效率，且实验后的高温液体可以流入保温箱内，下次实验时再次使用，节约了电能；通过第一冷却管能够快速冷却液体，提高实验效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪的结构示意图；
[0023]图2是圆弧底盘安装加热丝后的俯视图；
[0024]图3是实施例2保温箱的结构示意图。
[0025]图中各附图标记为:
[0026]1.第二温度传感器,2.盘管,4.玻璃筒,5.密封盖,6.安全阀,7.第一冷却管的进水口，8.第一温度传感器，9.放空阀，10.压力表，11.操作阀，12.第一冷却管的出水口，14.螺帽，15.双头螺栓，16.过液孔，17.圆弧底盘，18.过液管，19.保温箱，20.支撑架，21.第一加热丝，22.保温层，23.箱体，24.第一截止，25.进液管，26.第二加热丝，27.第二截止阀，28.排液管，29.第三截止阀，30.第四截止阀，34.支路，35.液泵，36.第二冷却管。
【具体实施方式】
[0027]下面结合各附图，对本实用新型节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪做详细描述。
[0028]实施例1
[0029]如图1、2所示，一种节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，包括压力容器，压力容器包括相互配合的壳体和密封盖5,密封盖5上接有压力表10、第一温度传感器8,还设有安全阀6、放空阀9以及操作阀11，操作阀11通过管路连接有一真空泵。[0030]壳体包括相互连通的玻璃筒4和圆弧底盘17，该圆弧底盘连接有起支撑作用的支撑架20，且圆弧底盘和支撑架均为不锈钢材质。玻璃筒4夹持在密封盖5和圆弧底盘17之间，且与密封盖和圆弧底盘接触部位均设有密封圈，密封盖5和圆弧底盘17通过双头螺栓15固定。通过拧紧双头螺栓两头的螺帽14，可以确保玻璃筒与密封盖密封性能良好，玻璃筒与圆弧底盘的密封性能良好。
[0031]圆弧底盘17内设有第一加热丝21以及测量液体温度的第二温度传感器1，圆弧底盘的最底端设有过液孔16。实验仪还包括与过液孔16连接向压力容器提供实验液体的保温箱19，该保温箱包括:
[0032]箱体23，外侧设有保温层22 ；
[0033]第二加热丝26，设在箱体内部的底部，用于对液体进行预加热；
[0034]设有第一截止阀24的进液管25，一端与箱体连接，另一端与液源连接；
[0035]设有第二截止阀27的排液管28，设在箱体的底端，用于排出液体；
[0036]设有液泵35的过液管18，一端与箱体连接，另一端与过液孔相连且过液管18上还设有第三截止阀29以及一条支路34，该支路管上设有第四截止阀30。
[0037]玻璃筒4的内部设有第一冷却管，该第一冷却管包括处在玻璃筒下部的盘管2以及分别贯穿密封盖5的第一冷却管的进水口 7和第一冷却管的出水口 12。
[0038]具体使用时，本实施例可分为正压测试实验和负压(系统低于大气压力)测试实验两个部分。
[0039]正压测试实验:实验之前通过过液管25向箱体23加入水，并通过第二加热丝26进行预热，然后打开水泵35将温水通过过液管18注入压力容器，注水时放空阀打开。关闭放空阀使装置内部构成封闭的系统。打开第一加热丝21，对水进行加热，至饱和状态。达到饱和温度后继续加热，则压力会升高。测试压力值可预先在压力表上设定，至设定压力后，加热丝停止加热，停止加热后，受装置周围空气冷却，筒内压力会下降，压力一下降，加热丝又重新工作，维持装置内设定的压力。记录压力及其对应的温度值。
[0040]负压测试实验可分二种方法。
[0041]第一种方法，如正压测试实验的步骤一样，注水并对水加热，将水加热到一定的温度(不超过100°c)。然后将真空泵与操作阀相连，进行抽气，当压力容器内的压力达到饱和压力时水就会沸腾，压力不再下降，这时记录饱和温度对应的饱和压力。也可以在正压测试实验后通过向第一冷却管注入冷水对高温的热水进行冷却，然后再通过真空泵抽气，当压力容器内的压力达到饱和压力时水就会沸腾，压力不再下降，这时记录饱和温度对应的饱和压力。
[0042]第二种方法，先抽真空，再注水。抽真空时压力容器内的真空度要尽量大，压力容器在真空下，常温水一注入会立即沸腾，并且很快便达到饱和状态，此时时记录下温度和压力。
[0043]实验结束后可以将水排入保温箱内，下次实验时再次利用。操作步骤:打开放空阀，打开第三截止阀29将水注入保温箱。
[0044]实验结束后还可以直接将水排出，操作方式:打开放空阀，打开第四截止阀，压力容器内的水会通过支路排出。
[0045]实施例2[0046]如图3所示，本实施例在实施例1的基础上增加了第二冷却管36，该第二冷却管包括设在保温箱内部的冷却盘管，且冷却盘管具有分别穿出箱体的进液口和出液口。本实施例，通过第二加热丝能够对保温箱内的液体进行预热；通过第二冷却管能够对保温箱内的液体进行预冷，它们均能加快实验速度。
[0047]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此即限制本实用新型的专利保护范围，凡是运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，包括压力容器，所述压力容器包括相互配合的壳体和密封盖；壳体内设有第一加热丝，壳体底端设有过液孔，密封盖上分别接有压力表和第一温度传感器，其特征在于，还包括与过液孔连接向压力容器提供实验液体的保温箱，所述密封盖上还设有放空阀、操作阀以及安全阀，所述操作阀通过管路连接有一真空泵。
2.如权利要求1所述的节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，其特征在于，所述保温箱包括: 箱体，外侧设有保温层； 第二加热丝，设在箱体内部的底部，用于对液体进行预加热； 设有第一截止阀的进液管，一端与箱体连接，另一端与液源连接； 设有第二截止阀的排液管，设在箱体的底端，用于排出液体； 设有液泵的过液管，一端与箱体连接，另一端与所述过液孔相连。
3.如权利要求2所述的节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，其特征在于，所述过液管上还设有第三截止阀，过液管上还有一条支路，该支路管上设有第四截止阀。
4.如权利要求2所述的节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，其特征在于，所述壳体包括相互连通的玻璃筒和圆弧底盘，所述圆弧底盘的材质为不锈钢，所述玻璃筒夹持在所述密封盖和所述圆弧底盘之间，且与密封盖和圆弧底盘接触部位均设有密封圈，密封盖和圆弧底盘通过双头螺栓固定。
5.如权利要求4所述的节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，其特征在于，所述圆弧底盘固定有支撑架，所述过液孔处在圆弧底盘的最底端。
6.如权利要求4所述的节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，其特征在于，所述玻璃筒内设有第一冷却管，所述第一冷却管包括处在玻璃筒中的盘管，该盘管具有分别贯穿密封盖的进水口和出水口。
7.如权利要求4所述的节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，其特征在于，所述第一加热丝设置在圆弧底盘中。
8.如权利要求7所述的节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，其特征在于，所述圆弧底盘中还设有测量液体温度的第二温度传感器。
9.如权利要求8所述的节能的饱和蒸汽压力与温度关系实验仪，其特征在于，所述保温箱还设有第二冷却管，所述第二冷却管包括设在保温箱内部的冷却盘管，该冷却盘管具有分别穿出箱体的进液口和出液口。
【文档编号】G09B23/12GK203631022SQ201320891762
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】黄超, 周金坤, 何旭燕, 韦璐婷 申请人:浙江商业职业技术学院