一种纯液体饱和蒸气压测量实验装置及其压力测定方法

本发明属于静态法测定纯液体蒸汽压测量，具体涉及一种纯液体饱和蒸气压测量实验装置及其压力测定方法。

背景技术：

1、在一定的温度下，在真空的密闭容器中，与纯液体处于平衡状态时，即蒸汽分子向液面凝结和液体分子从液面逃逸的速率相等时，液面上蒸汽的压力称为该液体在该温度下的饱和蒸汽压。饱和蒸汽压的测量方法很多，通常分为静态法、动态法和饱和气流法等。方法的选择主要取决于所测定的压力范围。静态法适用于测量10-1-105pa范围内的蒸汽压，测量范围大，且适合低蒸汽压的检测。

2、目前，基于静态法测量纯液体饱和蒸汽压的装置有多款，适用于测量常压范围内的液体饱和蒸汽压力。这些静态法测量纯液体饱和蒸汽压利实验装置基本包括以下一些主要设备：控温设备即玻璃恒温水浴，u型等压管、数字式压力计、缓冲储气罐、旋片式真空泵等。既有实验装置因为包含玻璃恒温水浴以及u型等压管，导致实验装置结构比较复杂、操作繁琐、价格昂贵。而且在实际操作过程中，由于u型等压管通过三通管或者直接与数字式压力计直接相连，在排空气或者调节u型等压管液面的过程中，常常液体会冲出u型等压管，直接或者通过三通管进入了数字式压力计，导致数字式压力计失灵，使得实验无法进行下去，直接影响饱和蒸汽压实验的过程及测量结果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纯液体饱和蒸气压测量实验装置及其压力测定方法，以解决上述的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纯液体饱和蒸汽压测量实验装置，包括真空腔体，还包括真空泵、高精度压力传感器一、高精度压力传感器二、温度传感器、pid控制恒温加热丝系统、真空针阀一、真空针阀二、ptfe阻液透气多孔膜和膜夹具；

3、所述膜夹具设置于真空腔体顶部，所述ptfe阻液透气多孔膜设置于膜夹具内部，所述高精度压力传感器、温度传感器和真空针阀均设置于真空腔体外侧，所述真空腔体外侧还设置有放气孔，所述真空针阀一端设置有真空泵；

4、所述膜夹具包括上腔体、下腔体和密封垫圈，所述上腔体与下腔体之间通过真空快接头结构连接并且之间通过真空卡箍固定密封垫圈，所述ptfe阻液透气多孔膜设置于上腔体与下腔体之间并且利用上下腔体和卡箍的夹紧力进行压紧，并利用密封垫圈防止上下腔体通过多孔膜之外的空隙处进行连通。

5、优选的，所述pid控制恒温加热丝系统包括ntc超薄温度传感器、pid控制器和加热丝，所述超薄温度传感器放置于ptfe阻液透气多孔膜上方，加热丝均匀布置在多孔膜上方并于ptfe阻液透气多孔膜保持一定间隙，温度传感器探头以及加热丝被待测液体浸没。

6、优选的，所述真空针阀具体为带有真空快接头针阀，所述真空针阀一上接口与膜夹具下腔体利用真空卡箍连接密封并且下接口与真空腔体利用真空卡箍连接密封，真空针阀二左接口与真空腔体的右侧下接口通过真空卡箍连接密封并且右接口通过真空连接管与真空泵密封连接。

7、优选的，所述放气孔为真空快接头并用盲板密封，所述真空腔体一侧还包括中间接口和下侧接口，所述中间接口通过真空快接头连接温度传感器，所述下接口通过真空快接头连接一个压力传感器，所述真空腔体另一侧包括上接口和下接口，所述上接口通过真空快接口连接另一个压力传感器，所述右侧下接口通过真空快接口连接真空针阀。

8、优选的，所述真空泵接口通过真空连接管与其中一个真空针阀通过真空卡箍连接密封。

9、优选的，所述高精度压力传感器一和高精度压力传感器二连接头均为真空快接头，均通过真空卡箍分别与真空腔体左侧下接口和右侧上接口分别连接密封。

10、一种纯液体饱和蒸汽压测量实验装置的压力测定方法，具体步骤如下：

11、s1.关闭真空针阀一，关闭放气孔；

12、s2.打开真空针阀二，启动高精度压力传感器一和高精度压力传感器二以及温度传感器开始记录数据，启动真空泵；

13、s3.待真空腔体内压力降至设定值，关闭真空针阀二，停止真空泵；

14、s4.将待测液体加入膜夹具上腔体中，待测液体高度超过ntc超薄温度传感器探头以及加热丝，启动pid控制恒温加热丝，调整并控制待测溶液温度至设定温度，记录待测液体温度数据；

15、s5.打开真空针阀一；

16、s6.待高精度压力传感器一和高精度压力传感器二数据稳定无变化，停止数据记录，高精度压力传感器一和高精度压力传感器二的平均值即为待测液体在设定温度下的饱和蒸气压力。

17、s7.打开真空针阀二和真空腔体放气孔，处理ptfe阻液透气多孔膜上剩余待测液体。

18、本发明的技术效果和优点：本发明利用阻液透气多孔膜的特性测量出纯液体饱和蒸汽压，本发明不仅使用的待测溶液非常少，溶液高度仅需超过ntc超薄温度传感器的探头及加热丝，远小于传统的静态法、动态法等，同时，本发明测量速度快，只需要1-2分钟多孔膜两侧蒸汽分压便可以达到稳定进行读数，本发明操作简单，无风险，所用器具体积小，质量轻，便于携带，并且该装置结构简单，使用溶液量小，成本低廉，可以快速、准确的测定出溶液的饱和蒸汽压力。

技术特征：

1.一种纯液体饱和蒸气压测量实验装置，包括真空腔体(11)，其特征在于：还包括真空泵(10)、高精度压力传感器一(5)、高精度压力传感器二(8)、温度传感器(4)、pid控制恒温加热丝系统(6)、真空针阀一(7)、真空针阀二(9)、ptfe阻液透气多孔膜(13)和膜夹具(2)；

2.根据权利要求1所述的一种纯液体饱和蒸汽压测量实验装置，其特征在于：所述pid控制恒温加热丝系统(6)包括ntc超薄温度传感器(4)、pid控制器和加热丝，所述超薄温度传感器(4)放置于ptfe阻液透气多孔膜(13)上方，加热丝均匀布置在多孔膜上方并与ptfe阻液透气多孔膜(13)保持一定间隙，温度传感器(4)探头以及加热丝被待测液体浸没。

3.根据权利要求1所述的一种纯液体饱和蒸汽压测量实验装置，其特征在于：所述真空针阀具体为带有真空快接头针阀，所述真空针阀一(7)上接口与膜夹具(2)下腔体(15)利用真空卡箍连接密封并且下接口与真空腔体(11)利用真空卡箍连接密封，真空针阀二(9)左接口与真空腔体(11)的右侧下接口通过真空卡箍连接密封并且右接口通过真空连接管与真空泵(10)密封连接。

4.根据权利要求1所述的一种纯液体饱和蒸汽压测量实验装置，其特征在于：所述放气孔(3)为真空快接头并用盲板密封，所述真空腔体(11)一侧还包括中间接口和下侧接口，所述中间接口通过真空快接头连接温度传感器(4)，所述下接口通过真空快接头连接一个压力传感器，所述真空腔体(11)另一侧包括上接口和下接口，所述上接口通过真空快接口连接另一个压力传感器，所述右侧下接口通过真空快接口连接真空针阀。

5.根据权利要求1所述的一种纯液体饱和蒸汽压测量实验装置，其特征在于：所述真空泵(10)接口通过真空连接管与其中一个真空针阀通过真空卡箍连接密封。

6.根据权利要求1所述的一种纯液体饱和蒸汽压测量实验装置，其特征在于：所述高精度压力传感器一(5)和高精度压力传感器二(8)连接头均为真空快接头，均通过真空卡箍分别与真空腔体(11)左侧下接口和右侧上接口分别连接密封。

7.根据权利要求1-6任意所述的一种纯液体饱和蒸汽压测量实验装置的压力测定方法，其特征在于：具体步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种纯液体饱和蒸气压测量实验装置及其压力测定方法，包括：真空泵、高精度压力传感器、温度传感器、PID控制恒温加热丝、真空腔体、真空针阀、PTFE阻液透气多孔膜及其夹具等，测定方法包括：关闭真空针阀一，打开真空针阀二，启动真空泵使得真空腔体内压力降至设定值；将待测液体导入多孔膜上方且溶液高度浸没超薄温度传感器探头和加热丝；启动PID控制恒温加热丝，设定溶液温度；关闭真空针阀二，打开真空针阀一，待压力传感器示数稳定，则两压力传感器的平均值即为待测溶液在设定温度下的饱和蒸汽压力，该装置结构简单，使用溶液量小，成本低廉，可以快速、准确的测定出溶液的饱和蒸汽压力。

技术研发人员：翟翀,吴薇,刘泽霄,许梦杰,韩海斌
受保护的技术使用者：南京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17