一种基于工程热力学的氮气饱和蒸汽压测定装置的制作方法

本发明涉及纯气体饱和蒸汽压测定领域，具体涉及一种氮气饱和蒸汽压的测定装置。

背景技术：

气体在特定的温度下，可携带的水蒸汽量是一定的，当气体中携带的水蒸汽量达到该温度下的极限时，称气体中的水蒸汽已达到饱和状态，此时混合气体中水蒸汽的分压力称为该气体的饱和蒸汽压。气体的饱和蒸汽压是气体的重要物性参数，通过测定气体的饱和蒸汽压，就可以直接计算气体中的相对湿度，比如空气中的湿度。相对湿度是确定当前环境状态的重要参数，在工程中，往往需要知道一个设备在特定气体环境下运行的安全相对湿度，如果超过了安全相对湿度就会损坏设备，甚至发生事故；在气象领域，尤其是短期预报中，相对湿度是一个判定降水机率的重要数值。然而目前测定饱和蒸汽压的装置主要都是针对纯液体的，并没有一种很好的装置可以测定纯气体的饱和蒸汽压。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于工程热力学的氮气饱和蒸汽压测定装置，其特征在于：氮气瓶出口压力由减压阀控制恒定，出口流量由质量流量控制器控制恒定；氮气先进入缓冲罐中混合均匀，然后进入加湿罐中加湿，在加湿罐出口由除雾器去除水雾；通过导热油加热加湿罐，PID调节器调节导热油泵的开度，控制除雾器出口的氮气、饱和水蒸汽混合气体的温度恒定；通过维萨拉湿度计确定进入干燥系统的混合气体的相对湿度达到1，流出干燥系统的氮气的相对湿度为0；加湿罐、胶球干燥剂及所有连接管道均设保温层。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的一种基于工程热力学的氮气饱和蒸汽压测定装置，可以准确测定不同温度下的氮气饱和蒸汽压，结构合理，操作简单，测量准确，并为测定其他气体的饱和蒸汽压提供了一种新思路。

附图说明

图1为氮气饱和蒸汽压测定装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于工程热力学的氮气饱和蒸汽压测定装置，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

图1所示为氮气饱和蒸汽压测定装置的结构示意图。该装置包括气体供给系统、恒温加湿系统和干燥系统，所述气体供给系统、恒温加湿系统和干燥系统通过阀门和保温管道连接起来。气体供给系统包括：氮气瓶1、减压阀2和压力表3；恒温加湿系统包括：缓冲罐4、质量流量控制器5、加湿罐6、除雾器7、导热油加热箱11、冷凝器12、PID调节器13、电加热器14和导热油泵15；干燥系统包括：温度计8、维萨拉湿度计9和胶球干燥剂10。

具体实施步骤：首先，关闭阀门A并打开阀门B，用电子天平分别称取三个胶球干燥剂10的初始质量。然后，打开氮气瓶1阀门，氮气释放之后经过减压阀2控制氮气压力为1atm，氮气在缓冲罐4中混合均匀后，由质量流量控制器5控制氮气流量为6L/min。打开导热油电加热器14的开关，启动导热油泵15，在PID调节器13中设定目标温度90℃。当温度计8的度数稳定在89.5℃-90.5℃之间，维萨拉湿度计9的度数稳定在0.95-1之间的时候，打开阀门A并关闭阀门B，开始计时5min。计时结束时，立即打开阀门B并关闭阀门A，用电子天平分别称取三个胶球干燥剂10的最终质量。根据工程热力学公式即可以求得90℃下氮气的饱和蒸汽压。

通过改变PID调节器13设定的目标温度，即可实现测定不同温度下的氮气饱和蒸汽压。