專利名稱:熱焓式液體濃度自動測定儀的制作方法
本發(fā)明涉及一種濃度自動記錄分析儀，用以自動連續(xù)地測定液體濃度。
無機(jī)酸的工業(yè)生產(chǎn)中，需對酸的濃度加以監(jiān)測。例如，在硫酸工業(yè)中，需對93%干燥酸及98%吸收酸的濃度進(jìn)行自動、連續(xù)地監(jiān)測。目前用以測量硫酸濃度的儀表設(shè)計(jì)原理一般依據(jù)硫酸濃度與其某一種物理常數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，通過測定硫酸的某種物理常數(shù)值而推測硫酸的濃度，常用的有電導(dǎo)式及密度式兩種。
電導(dǎo)式硫酸濃度計(jì)的原理是硫酸的電導(dǎo)率隨濃度的不同而改變，通過兩者的關(guān)系，能夠從所測介質(zhì)的電導(dǎo)率而推測硫酸的濃度。但在常溫下，硫酸的電導(dǎo)率與濃度之間不是單值函數(shù)關(guān)系。如在20℃時(shí)，在92%及97%濃度處，其電導(dǎo)率值分別出現(xiàn)極值。因此，在常溫下不能利用電導(dǎo)率來測量硫酸濃度。電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系隨溫度升高而變化，當(dāng)酸溫升至60℃左右時(shí)，電導(dǎo)率的單調(diào)性有所改善。因此，一般電導(dǎo)式濃度計(jì)需要對介質(zhì)進(jìn)行加熱和控溫，這不僅帶來儀器的復(fù)雜化，且由于電導(dǎo)率隨溫度的改變率較大，使測試精度的提高受到限制。這類硫酸濃度計(jì)的適用范圍很窄，常用的有測量90～94%、96～99%、103～105%濃度范圍的分析儀，相互之間一般不能替換。
密度式硫酸濃度計(jì)只適用于測量濃度小于93%的硫酸，這是因?yàn)榱蛩岬拿芏扰c濃度之間的關(guān)系在高濃度段幾乎呈平段，甚至有減少的趨勢，其關(guān)系如圖1所示。這種儀表的信號轉(zhuǎn)換及記錄系統(tǒng)也比較復(fù)雜。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種新型測定液體濃度的裝置。本發(fā)明任務(wù)的解決原理是當(dāng)所測定的物質(zhì)與另一輔助物質(zhì)(如水)相混合時(shí)，因相互作用(如稀釋反應(yīng))而放出熱量或者吸收熱量，此熱(即△H)使被測物質(zhì)的溫度發(fā)生改變，溫度的變化(△T)可由一感溫元件(如熱電堆)轉(zhuǎn)換成可記錄的信號(如ε)，此信號由記錄儀記錄下來，便可測定液體中物質(zhì)的濃度。該方法要求選定被測物質(zhì)的某一物理化學(xué)反應(yīng)，使其熱效應(yīng)(△H)與液體中被測成分呈一單調(diào)的函數(shù)關(guān)系。
附圖2是本濃度計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。這種濃度計(jì)包括下列5大部件用以給出恒定流量的恒流器〔1〕、〔2〕，混合反應(yīng)裝置〔3〕，參比裝置〔4〕，感測元件〔5〕及記錄系統(tǒng)〔6〕。具體說明如下被測物與輔助物由管道引至恒流器〔1〕、〔2〕，每個(gè)恒流器具有進(jìn)口和至少兩個(gè)出口，出口給出恒定的液流。一股被測物流與一股輔助物流在混合反應(yīng)裝置〔3〕中混合，另外一股被測物流與一股輔助物流流經(jīng)參比裝置〔4〕。感測元件〔5〕一端與部件〔3〕的測溫口〔7〕相連，另一端與部件〔4〕的測溫口〔8〕相連，用以感測被測物與參比物的溫差。感測元件〔5〕的引出線與記錄系統(tǒng)〔6〕相連，記錄儀的顯示盤〔9〕直接給出被測物質(zhì)的濃度。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是熱焓式硫酸濃度計(jì)，其解決原理是硫酸與水混合后，會放出大量的熱。在絕熱條件下，此熱會提高酸-水體系的溫度。如果硫酸與水的量或流量是恒定的，則酸-水體系的溫升(△T)與硫酸濃度呈一單調(diào)上升的函數(shù)關(guān)系。此溫升(△T)經(jīng)熱電堆轉(zhuǎn)換為電信號(ε)，而由記錄儀表記錄下來。溫升愈高(ε愈大)，濃度愈高;溫升愈低(ε愈小)，則濃度愈低。由此便能自動、連續(xù)地測定硫酸的濃度。由于溫升(△T)與濃度在全濃度范圍內(nèi)呈一單調(diào)上升的函數(shù)關(guān)系(見附圖3)，而無極值出現(xiàn)。因此這種硫酸濃度計(jì)能測量0～100%范圍內(nèi)任意濃度的硫酸濃度，甚至能用于測量＞100%含量的硫酸濃度。
本硫酸濃度計(jì)是以如下方式完成的，附圖4是熱焓式濃度自動測定儀實(shí)施例熱焓式硫酸濃度計(jì)的結(jié)構(gòu)原理圖。濃度計(jì)主要由恒流器、混合器、參比裝置、熱電堆、記錄儀五個(gè)部件組成。具體說明如下從硫酸生產(chǎn)線引出一股硫酸接至恒流器〔10〕的進(jìn)口〔16〕;從給水系統(tǒng)引出一股水經(jīng)過濾后接至恒流器〔11〕的進(jìn)口〔19〕。恒流器〔10〕的出口〔17〕、〔18〕分別給出兩股流量相等、且穩(wěn)定的酸流，恒流器〔11〕的出口〔20〕、〔21〕分別給出兩股流量相等、且穩(wěn)定的水流?；旌掀鳌?2〕的接口〔27〕與恒流器〔10〕的出口〔18〕相連通，恒流器〔11〕的出口〔20〕與混合器〔12〕的接口〔29〕相連通。酸水在混合器〔12〕中混合反應(yīng)并放出熱量，使酸-水體系的溫度升高。此溫被熱電堆〔13〕位于測溫口〔30〕的探頭感測。混合的酸水溶液從出口〔28〕排出返回硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)。參比裝置〔14〕的接口〔22〕與恒流器〔10〕的出口〔17〕相連通，酸流從〔17〕流出，經(jīng)參比裝置〔14〕，與水流進(jìn)行熱交換后從出口〔24〕排出;由恒流器〔11〕的出口〔21〕流出的水從接口〔23〕進(jìn)入?yún)⒈妊b置〔14〕，經(jīng)換熱后從出口〔25〕排出。熱電堆〔13〕的另一端與位於恒流器〔14〕上的測溫口〔26〕相連。由熱電堆〔13〕感測的溫升轉(zhuǎn)換為電信號(ε)輸入校正器〔31〕，校正器〔31〕用以校正因制作上的誤差等因素的影響，保證記錄儀給出的數(shù)據(jù)可靠?！?1〕的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)分壓器或一可調(diào)電阻(視記錄儀類型而定)。經(jīng)〔31〕校正后的信號輸入記錄儀〔15〕，刻度盤〔32〕的刻度按△T(ε)～濃度之間的函數(shù)關(guān)系直接顯示出硫酸的濃度。
由于本裝置采用了參比線路，從而消除了因溫升、外界干擾因素等所帶來的絕大部分誤差，提高了儀表的精度。在硫酸生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定的條件下，測試精度不低于±0.1～0.2%。
本濃度計(jì)所測量H2SO4濃度范圍不受限制(0～100%以至＞100%)，較其它類型硫酸濃度計(jì)測量范圍廣，只需要一套檢測裝置，不需替換。
本測量儀的檢測部分(包括恒流器、混合器、參比裝置)系用耐腐蝕材料制成，工作安全可靠，使用壽命較長。由於硫酸的稀釋熱隨體系溫度變化而改變的值很小，該濃度計(jì)可以適用很寬的溫度范圍(0～200℃)。
本濃度計(jì)的記錄系統(tǒng)由普通電位差計(jì)或毫伏計(jì)組成。投入生產(chǎn)后，顯示儀表為通用產(chǎn)品，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
本濃度計(jì)的感溫元件直接給出電信號(ε)，便於與電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連，能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作的全自動控制。
由於本濃度計(jì)檢測部分(包括恒流器、混合器、參比裝置及連接管)由玻璃制成，顯示儀表為通用產(chǎn)品;而電導(dǎo)式及密度式濃度計(jì)的檢測部分及顯示儀表均需專門生產(chǎn)，且因控溫等要求而使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。因此，本濃度計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低廉、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。
熱焓式液體濃度自動測定儀，適用于測定至少有一種反應(yīng)物為液體，且反應(yīng)伴隨有熱效應(yīng)產(chǎn)生的液體中成分的濃度分析。
權(quán)利要求
1.一種用感溫元件把熱量變化轉(zhuǎn)換為可供測量的信號、帶有記錄系統(tǒng)的熱焓式液體濃度自動測定儀，其特征在于它由恒流器[1]、[2]、混合反應(yīng)裝置[3]、參比裝置[4]、感溫元件[5]、記錄系統(tǒng)[6]組成；1.1恒流器[1、2]，各具有進(jìn)口和至少兩個(gè)出口，一個(gè)出口給出恒定的液流，流入混合反應(yīng)裝置[3]，另一出口給出恒定的液流，流經(jīng)參比裝置[4]；1.2混合反應(yīng)裝置[3]，至少有兩個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口及至少一個(gè)測溫口[7]；1.3參比裝置[4]，至少有兩個(gè)進(jìn)口和兩個(gè)出口及至少有一個(gè)測溫口[8]；1.4感溫元件[5]一端與混合反應(yīng)裝置[3]的測溫口[7]相連接，另一端與參比裝置[4]的測溫口[8]相連接，引出線與記錄系統(tǒng)[6]相連接。
2.一種包括有記錄儀和熱電堆的熱焓式硫酸濃度計(jì)，其特征在于濃度計(jì)含有2.1 恒流器〔10〕、〔11〕2.1-1 恒流器〔10〕有進(jìn)口〔16〕，至少兩個(gè)出口〔17〕、〔18〕;2.1-2 恒流器〔11〕有進(jìn)口〔19〕，至少有兩個(gè)出口〔20〕、〔21〕;2.2 參比裝置〔14〕2.2-1 部件〔14〕主要結(jié)構(gòu)為一熱交換器;2.2-2 部件〔14〕至少有兩個(gè)進(jìn)口〔22〕、〔23〕，兩個(gè)出口〔24〕、〔25〕和至少一個(gè)測溫口〔26〕;2.3 測試裝置〔12〕2.3-1 部件〔12〕至少有兩個(gè)進(jìn)口〔27〕、〔29〕，一個(gè)出口〔28〕及至少一個(gè)測溫口〔30〕;2.3-2 測試裝置〔12〕的主要結(jié)構(gòu)為一混合器;2.4 熱電堆〔13〕2.4-1 熱電堆一端與參比裝置測溫口〔26〕相連接，另一端與測試裝置測溫口〔30〕相連接，引出線與校正器〔31〕相連接。2.5 記錄系統(tǒng)2.5-1 依溫升△T與硫酸濃度(%)之間的函數(shù)關(guān)系而制造的刻度盤〔32〕;2.5-2 校正裝置〔31〕。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1，所述的熱焓式液體濃度自動測定儀，其特征是恒流器、參比裝置及混合反應(yīng)裝置用耐腐蝕材料做成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱焓式液體濃度自動測定儀，其特征是適用于測定至少有一種反應(yīng)物為液體，且反應(yīng)伴隨有效應(yīng)產(chǎn)生的液體中成分濃度的分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的硫酸濃度計(jì)，其特征是恒流器、參比裝置和混合器(測試裝置)用玻璃做成。
專利摘要
本發(fā)明提供一種液體濃度自動測定儀，并具體設(shè)計(jì)一種新型硫酸濃度計(jì)。這種儀器的設(shè)計(jì)原理是當(dāng)所測物質(zhì)與輔助物(如水)混合時(shí)發(fā)生某一反應(yīng)且伴隨著熱量產(chǎn)生，此熱(ΔH)使被測物的溫度發(fā)生變化，此溫度(ΔT)經(jīng)感溫元件轉(zhuǎn)為可記錄信號(如ε)，由記錄儀記錄下來顯示被測物(如硫酸)的濃度。以此原理制成的熱焓式硫酸濃度計(jì)與其它類型濃度計(jì)(如電導(dǎo)式、密度式)相比，具有精度高、測量范圍廣、成本較低、耐腐蝕、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N25/20GK87103800SQ87103800
公開日1987年11月4日 申請日期1987年5月22日
發(fā)明者屈松生, 汪存信, 程慧源, 蔡炳生 申請人:武漢大學(xué), 應(yīng)城市磷肥廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan