一种带智能温度补偿系统的双液系气液平衡相图沸点仪的制作方法

本发明涉及实验器械技术领域，尤其是一种带智能温度补偿系统的双液系气液平衡相图沸点仪。

背景技术：

“双液系气液平衡相图”实验项目是各高校物理化学课程中的一个经典实验，目前该实验使用到传统的仪器为简易的内置加热式沸点仪；该沸点仪因热传导和热辐射等热损失因素，会形成如精馏塔形式的散热效应，从而不可避免地造成气相部分存在着温度梯度得到的气液平衡是多级的气液平衡而不是真正的同一温度的气液平衡，这种现象叫分馏效应现象，用该沸点仪很难准确绘制双液系气液平衡相图，且仅限于实验教学使用。

技术实现要素：

本发明提出一种带智能温度补偿系统的双液系气液平衡相图沸点仪，能自动采集数据根据沸点对双液系气液平衡体系进行温度补偿，从而将分馏效应现象降低最低，真正实现同一温度的气液平衡。

本发明采用以下技术方案。

一种带智能温度补偿系统的双液系气液平衡相图沸点仪，所述沸点仪包括控制模块和以烧瓶为主体的加热区，所述烧瓶为具有长瓶颈的烧瓶，烧瓶瓶肚处与补偿加热器相接，烧瓶瓶塞处固定主加热器；所述主加热器包括从瓶腔上部延伸至下部的直杆和设于直杆末端的发热体；所述烧瓶瓶腔下部设有液相温度传感器；烧瓶瓶腔上部设有气相温度传感器；所述气相温度传感器、液相温度传感器和补偿加热器与控制模块相连；当控制模块的温度自动补偿模式开启时，如气相温度传感器、液相温度传感器测得的气相液相温度差达到阈值，则控制模块控制补偿加热器发热以使瓶腔气相温度与液相温度达到平衡。

所述烧瓶瓶腔上部设有冷凝歧管；所述冷凝歧管与瓶颈部相交，所述气相温度传感器与冷凝歧管入口相邻。

当沸点仪工作时，所述液相温度传感器浸于液体中。

所述补偿加热器包裹于烧瓶瓶肚外壁，补偿加热器内设保温层与瓶肚相接，补偿加热器的发热体设在保温套内以均匀地对烧瓶进行温度补偿作业；保温层与烧瓶瓶肚的交界处设有瓶壁温度传感器。

所述控制模块可工作于温度自动补偿模式或温度手动补偿模式下，当控制模块工作于温度手动补偿模式时，补偿加热器的发热温度、加热功率和发热时间以手动进行设置。

所述控制模块为沸点仪中控装置，所述中控装置前面板处设有显示屏、手动/自动补偿切换开关、手动补偿温度设定键、主加热器功率调节开关和补偿加热器电压调节开关；中控装置后面板处设有气相温度传感器电缆插座、液相温度传感器电缆插座、瓶壁温度传感器电缆插座、电源插座、补偿加热器供电插座和主加热器供电插座。

当控制模块工作于温度自动补偿模式时，手动补偿温度设定键的操作被屏蔽。

当沸点仪以温度自动补偿模式进行工作时，其使用方法依次包括以下步骤；

a1、把手动/自动补偿切换开关切换至自动档；

a2、将电源接入后面板的电源插座；在后面板上连接各温度传感器的数据输出电缆；

a3、把补偿加热器的供电线接入补偿加热器供电插座；把主加热器的供电线接入主加热器供电插座；

a4、启动主加热器对烧瓶中的液体进行加热，调节主加热器功率调节开关以控制主加热器的加热功率；

a5、通过中控装置前面板的显示屏观察当前各温度传感器的测量值；

a6、通过补偿加热器电压调节开关来控制补偿加热器的加热功率，以控制实验中的温度补偿速度。

在步骤a4中，控制模块自动依据瓶外壁、瓶内液相传感器的温度差值智能调节补偿主加热器供电电压的输出从而保证瓶外壁、瓶内液体的温度维持动态平衡。

本发明能够自动采集数据根据沸点对双液系气液平衡体系进行温度补偿，通过均匀地对烧瓶瓶肚加热以保持气相温度，从而将分馏效应现象降低最低，真正实现同一温度的气液平衡。

本发明中，操作者根据需要可以选择对双液系进行智能和半智能的温度补偿。当选择进行智能补偿时，中控系统能够自动地根据双液的沸点进行合适的功率温度补偿，从而有效地将分馏效应现象降低最低，快速地获得准确的相图数据；当选择半自动温度补偿时，便于学生灵活的改变实验的条件，有利于提高学生实验的探索性和教学的互动性。该设备不仅适合教学使用，同时适用于相关行业工作者的相图测绘和研究工作。

本发明把气相测温传感器设于蒸馏歧管处，从而能较为容易地获得气相与液相温度差的最大值，能更好地对气相温度进行补偿。

本发明的补偿加热器设在烧瓶外，保温套能确保补偿温度均匀，这样设置能有效地防止气相在烧瓶内形成多级的分馏，体系能快速有效的达到稳定平衡。

本发明由于设置了瓶壁温度传感器来测量瓶壁温度，因此可以建立起瓶壁温度与气相温度之间的升降对应关联，从而能更精密地调节温度补偿。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明加热区的示意图；

附图2是本发明中控装置（控制模块）的前面板示意图；

附图3是本发明中控装置（控制模块）的后面板示意图；

图中：1-气相温度传感器；2-液相温度传感器；3-主加热器；4-瓶壁温度传感器；5-主加热器的发热体；6-补偿加热器；

101-瓶塞；102-瓶颈；103-瓶肚；104-冷凝歧管；

201-气相温度传感器电缆插座；202-液相温度传感器电缆插座；203-瓶壁温度传感器电缆插座；204-电源插座；205-补偿加热器供电插座；206-主加热器供电插座；

301-显示屏；302-手动/自动补偿切换开关；303-手动补偿温度设定键；304-主加热器功率调节开关；305-补偿加热器电压调节开关。

具体实施方式

如图1-3所示，一种带智能温度补偿系统的双液系气液平衡相图沸点仪，所述沸点仪包括控制模块和以烧瓶为主体的加热区，所述烧瓶为具有长瓶颈102的烧瓶，烧瓶瓶肚103处与补偿加热器6相接，烧瓶瓶塞101处固定主加热器3；所述主加热器3包括从瓶腔上部延伸至下部的直杆和设于直杆末端的发热体5；所述烧瓶瓶腔下部设有液相温度传感器2；烧瓶瓶腔上部设有气相温度传感器1；所述气相温度传感器、液相温度传感器和补偿加热器3与控制模块相连；当控制模块的温度自动补偿模式开启时，如气相温度传感器1、液相温度传感器2测得的气相液相温度差达到阈值，则控制模块控制补偿加热器3发热以使瓶腔气相温度与液相温度达到平衡。

所述烧瓶瓶腔上部设有冷凝歧管104；所述冷凝歧管与瓶颈部102相交，所述气相温度传感器1与冷凝歧管104入口相邻。

当沸点仪工作时，所述液相温度传感器2浸于液体中。

所述补偿加热器包裹于烧瓶瓶肚外壁，补偿加热器内设保温层与瓶肚相接，补偿加热器的发热体设在保温套内以均匀地对烧瓶进行温度补偿作业；保温层与烧瓶瓶肚的交界处设有瓶壁温度传感器4。

所述控制模块可工作于温度自动补偿模式或温度手动补偿模式下，当控制模块工作于温度手动补偿模式时，补偿加热器的发热温度、加热功率和发热时间以手动进行设置。

所述控制模块为沸点仪中控装置，所述中控装置前面板处设有显示屏301、手动/自动补偿切换开关302、手动补偿温度设定键303、主加热器功率调节开关304和补偿加热器电压调节开关305；中控装置后面板处设有气相温度传感器电缆插座201、液相温度传感器电缆插座202、瓶壁温度传感器电缆插座203、电源插座204、补偿加热器供电插座205和主加热器供电插座206。

当控制模块工作于温度自动补偿模式时，手动补偿温度设定键的操作被屏蔽。

当沸点仪以温度自动补偿模式进行工作时，其使用方法依次包括以下步骤；

a1、把手动/自动补偿切换开关切换至自动档；

a2、将电源接入后面板的电源插座；在后面板上连接各温度传感器的数据输出电缆；

a3、把补偿加热器的供电线接入补偿加热器供电插座；把主加热器的供电线接入主加热器供电插座；

a4、启动主加热器对烧瓶中的液体进行加热，调节主加热器功率调节开关以控制主加热器的加热功率；

a5、通过中控装置前面板的显示屏观察当前各温度传感器的测量值；

a6、通过补偿加热器电压调节开关来控制补偿加热器的加热功率，以控制实验中的温度补偿速度。

在步骤a4中，控制模块自动依据瓶外壁、瓶内液相传感器的温度差值智能调节补偿主加热器供电电压的输出从而保证瓶外壁、瓶内液体的温度维持动态平衡。