專利名稱：一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置和使用裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量熱力學(xué)參數(shù)的裝置，更確切地說是涉及一種測量氣體等溫過程，等容過程，等壓過程，等熵過程，四大熱力學(xué)過程熱力學(xué)參數(shù)，并用以計(jì)算等溫可逆功 Wk，等容熱容Cv，等壓熱容CP，熱容比Y。
背景技術(shù)：
一種測量等溫可逆功的裝置，由于找不到無摩擦活塞和無巨大吸放熱熱源的器件，至今無人測量。一種傳統(tǒng)的測量氣體等容熱容的方法是脈沖加熱法。熱學(xué)/范宏昌編著，北京科學(xué)出版社2003. 2P145、146。是將被測量氣體置于密封剛性容器內(nèi)，平衡至溫度1\后，用已知功率P的電脈沖加熱氣體樣品，升溫至T2時(shí)停止加熱，得加熱時(shí)間Δ t和升高溫度差T2-T1, 計(jì)算到等容熱容Cv即。Cv = ρ Δ t/ (T2-T1)此種方法缺點(diǎn)是絕熱不良。由于氣體的體積熱容量很小，只有81256X10_4Jcm_3; 而水是4. 186J ^nT3是氣體的五千倍，其它固體的體積熱容和氣體相比。也有近似的比例。 超音速運(yùn)動(dòng)的氣體分子高速密集碰撞器壁，超快速和器壁取得熱平衡，即便上百度攝氏溫度的氣體分子在分米級(jí)半徑、秒級(jí)時(shí)間同內(nèi)便和器壁溫度取得平衡，而器壁并無可查測的溫度上升。所謂絕熱，是氣體分子和器壁間那層無形介面的絕熱，任何絕熱材料也無法施展。所以絕熱極端困難，是測量四大熱力學(xué)過程熱力學(xué)參數(shù)的最大障礙，是導(dǎo)致極難測準(zhǔn)熱力學(xué)參數(shù)的根本原因。表1是學(xué)者傅獻(xiàn)彩引用的等容熱容數(shù)據(jù)。也是四大熱力學(xué)過程中唯一較可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表1幾種氣體在不同溫度下的定容摩爾熱容(Cv.m/T · Γ1 · moF1)
權(quán)利要求
1.一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置，其特征在于設(shè)置一帶支撐裝置的剛性耐壓容器(1)，在容器外壁開有一組孔，孔口處配合一端部伸進(jìn)容器內(nèi)腔的接頭，一接頭端部固定有作試驗(yàn)的氣球(11)，接頭由緊固裝置固定位置，沿接頭軸線方向穿入多個(gè)功能裝置的連接線、管(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置，其特征在于所述的剛性耐壓容器為球形或橢球形或錐形或多邊形容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置，其特征在于多個(gè)功能裝置至少包括氣體供給裝置或壓力傳感器或溫度傳感器或加熱裝置或點(diǎn)火裝置或恒溫裝置或氣化吸熱裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置，其特征在于所述的氣球包括乳膠氣球或塑料氣球或鋁鉬氣球或金屬薄膜氣球。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置，其特征在于所述的緊固裝置包括沿孔口邊緣固定一短管( 加固，短管( 的端部通過絲口與一中心有孔管帽(6)固定連接，管帽通過墊圈(7)，墊片(8)與接頭的上端面接觸壓緊接頭，接頭與孔口之間塞有密封圈(9)。
6.一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置的使用方法，包括(1)在作試驗(yàn)的氣球內(nèi)充入過程氣體或過程驅(qū)動(dòng)氣體，包括空氣或氧氣或氮?dú)饣駽O2, 或定比例的混合氣體，或隋性氣體或爆炸性氣體，(2)剛性容器內(nèi)腔與一過程驅(qū)動(dòng)力裝置相連，包括泵或帶閥門的高壓氣體罐或帶閥的氣管裝置，所述裝置向剛性容器內(nèi)腔充入或向外排出氣體，(3)四大熱力過程之一的等溫壓縮過程，氣球內(nèi)充入定量的過程氣體，并在氣球內(nèi)裝入氣化吸熱裝置，向金屬球內(nèi)連續(xù)壓空氣，壓迫氣球縮小放熱，所述熱被液體氣化等量吸熱， 并通過閥門等量排出混合形式的氣化氣體，記錄始態(tài)和，終態(tài)的壓力和溫度參數(shù)，(4)或等溫膨脹過程，氣球內(nèi)裝入定量過程氣體，金屬球內(nèi)入壓縮氣體，使氣球內(nèi)過程氣體成為高壓，平衡到始態(tài)壓力和溫度，連續(xù)放出金屬球內(nèi)的過程驅(qū)動(dòng)氣體，壓力降低，氣球內(nèi)氣體膨脹吸熱，熱由恒定功率的電熱絲供給，有恒溫裝置保持氣球內(nèi)的過程氣體溫度在四8. 15K，氣球內(nèi)氣體壓力達(dá)到平衡大氣壓和始態(tài)溫度為終態(tài)參數(shù)，(5)或等容、等熵過程，氣球內(nèi)裝入定量的純質(zhì)氣體或定比例混合氣體，氣球內(nèi)氣體體積與金屬球體積相比足夠小，金屬球內(nèi)充入爆炸性氣體到平衡大氣壓，氣球內(nèi)、外壓力、溫度，平衡為始態(tài)參數(shù)，點(diǎn)火令金屬球內(nèi)氣體爆燃成準(zhǔn)靜態(tài)過程使氣球內(nèi)、外氣體過渡到終態(tài)壓力溫度，用當(dāng)量氫氧氣體自然溫度指示終態(tài)壓溫，氣球外氣體是近似等容過程，氣球內(nèi)氣體是等熵過程，(6)或等熵過程，氣球內(nèi)裝入定量純質(zhì)氣體或定比例混合氣體，氣球內(nèi)氣體體積和金屬剛性球體積相比不限大小，金屬球內(nèi)充入爆炸性氣體到平衡大氣壓和四8. 1 溫度，氣球內(nèi)外都平衡到始態(tài)壓力和溫度，點(diǎn)火令金屬球內(nèi)氣體爆燃成準(zhǔn)靜態(tài)過程，壓迫氣球內(nèi)氣體縮小，升溫，由始態(tài)過渡到終態(tài)，(7)或等壓過程，氣球內(nèi)裝入爆炸性氣體，金屬球內(nèi)裝入空氣，金屬球體積和氣球體積相比足夠的大，始態(tài)參數(shù)為平衡大氣壓和四8. 1 溫度，點(diǎn)火令氣球內(nèi)爆炸氣體爆燃成準(zhǔn)靜態(tài)過程，由始態(tài)過濾到終態(tài)，(8)或可變炸壓、炸溫的等容、等熵過程，氣球11內(nèi)裝入3%金屬球容積量過程氣體，氣球19內(nèi)裝入炸樣@，金屬球內(nèi)充入空氣至平衡大氣壓，氣球11內(nèi)、外氣體平衡至始態(tài)壓力溫度，點(diǎn)火令氣球19內(nèi)炸樣①爆炸，且炸破氣球19，準(zhǔn)靜態(tài)過程將氣球11內(nèi)、外氣體驅(qū)動(dòng)到終態(tài)壓力溫度，氣球內(nèi)氣體是等熵過程，氣球外氣體是近似等容過程，(9)利用上述步驟得到的始、終態(tài)壓力，溫度值計(jì)算等溫可逆功Wk，等容熱容Cv，等壓熱容CP，熱容比γ。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置的使用方法，其特征在于穩(wěn)定氣體的熱容C等于四8. 1 時(shí)的等容熱容C的W倍，即C = WCQ。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置的使用方法，其特征在于穩(wěn)定氣體的熱容C和四8. 1 時(shí)的等壓熱容Ctj成正比，和升高溫度eTeT倍數(shù)的e倍的自然對(duì)數(shù)1η;τ成正比即C=C0In^r。1O1O
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置的使用方法，其特征在于氣體熱量Q和四8. 15Κ時(shí)的熱容Cq成正比，和升高溫度T成正比，和升高溫度的倍的自然對(duì)數(shù)In f成正比，即Q=C0Tln f。 0 1
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置的使用方法，其特征在于任何溫度時(shí)穩(wěn)定氣體的熱容比都等于四8. 15K時(shí)的等壓熱容Cro除以等容熱容 Cvo 之商，是一個(gè)常數(shù)，BP Y = CP/Cy = Cpo (lneT/T0) + (CV0lneT/T0) = CP0/CV0。
全文摘要
一種測量四大熱力過程熱力學(xué)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)模型測試裝置，設(shè)置一帶支撐裝置的剛性耐壓容器(1)，在容器外壁開有一組孔，孔口處配合一端部伸進(jìn)容器內(nèi)腔的接頭，一接頭端部固定有作試驗(yàn)的氣球(11)，接頭由緊固裝置固定位置，沿接頭軸線方向穿入多個(gè)功能裝置的連接線、管(10)。使用本裝置能準(zhǔn)確地獲得四大熱力過程中各個(gè)熱力學(xué)過程的始態(tài)和終態(tài)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)誤差小，將所得到的值可用于計(jì)算等溫可逆功WR，等容熱容Cv，等壓熱容CP，熱容比γ。
文檔編號(hào)G01N25/20GK102213665SQ201110078239
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者王尚清 申請人:王尚清