專利名稱：一種測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置和方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置和方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
冷凍機油中制冷劑的溶解度是一項重要的理化性質(zhì)，測定制冷劑在冷凍機油中的溶解度對了解兩者的混合物在不同溫度和壓力下的氣液相組成及飽和蒸汽壓有很大幫助，對指導(dǎo)壓縮機的開發(fā)設(shè)計以及冷凍機油的研制具有重要意義。目前發(fā)達國家和地區(qū)均加緊新制冷劑的更替和相應(yīng)冷凍機油的研發(fā)，面對新冷媒的多樣化以及冷凍機油研發(fā)的嚴峻形勢，快速獲得多種新制冷劑在開發(fā)冷凍機油中的溶解度數(shù)據(jù)顯得尤為重要。與水及有機溶劑等液體相比，冷凍機油的組成較復(fù)雜，因此影響氣體在冷凍機油中溶解度測定結(jié)果的因素更多，目前還沒有專門測試制冷劑氣體在冷凍機油中溶解度的標準儀器。瑞典皇家理工學(xué)院能源科技系、浙江大學(xué)制冷與低溫研究所等研究單位發(fā)表的論文中的實驗裝置可用來評價制冷劑與冷凍機油的氣液相平衡，可獲得制冷劑溶解度的準確數(shù)據(jù)。但是，上述文獻中所使用的測試裝置，存在以下不足首先，測量儀器組成復(fù)雜，制造技術(shù)難度大，成本高；其次，氣液相平衡所需時間長，導(dǎo)致測試的耗時長。以上不足導(dǎo)致目前的裝置不能滿足科研和工業(yè)領(lǐng)域快速獲得制冷劑在冷凍機油中溶解度的要求，因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足和科研、工業(yè)領(lǐng)域?qū)焖佾@得溶解度的需求，本發(fā)明的目的在于提供一種測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置和方法及應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有測量制冷劑溶解度的裝置組成復(fù)雜、成本高且耗時長的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，其中，所述測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置包括平衡釜裝置、恒溫裝置、分壓器、流量采集裝置和制冷劑氣瓶；
所述平衡釜裝置包括平衡釜和真空泵；所述真空泵與平衡釜連接；
所述恒溫裝置包括恒溫槽，所述平衡釜設(shè)置在恒溫槽中；
所述流量采集裝置由流量計和流量采集系統(tǒng)組成，所述流量計分別與平衡釜、流量采集系統(tǒng)連接；
所述分壓器設(shè)置在所述流量計和制冷劑氣瓶之間。所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，其中，所述平衡釜裝置還包括用于增加氣體與液體混合體系擾動的攪拌器。所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，其中，所述恒溫裝置為半封閉式介質(zhì)傳熱式裝置，所述恒溫裝置配有控溫裝置和制冷裝置。所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，其中，所述分壓器和制冷劑氣瓶之間設(shè)置有一氣瓶閥。所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，其中，所述平衡釜由內(nèi)襯和外套組成，所述內(nèi)襯設(shè)置在外套內(nèi)；所述內(nèi)襯上設(shè)置有從底部往上逐漸增大的高度刻度；所述平衡釜連接有壓力計。一種采用上述裝置測量冷凍機油中制冷劑溶解度的方法，其中，包括以下步驟
51、在平衡釜中加入已知質(zhì)量的冷凍機油；
52、調(diào)節(jié)平衡釜內(nèi)溫度至目標值，并保持恒溫，平衡釜抽真空去除里面空氣和雜質(zhì)，并記錄平衡釜內(nèi)液面的高度和液面以上的容積；
53、通入待測制冷劑氣體，直至平衡釜內(nèi)達到氣液相平衡，記錄此時平衡釜內(nèi)的壓力、溫度、通入待測制冷劑氣體的體積和液面的高度；
54、計算在該壓力和溫度下待測制冷劑氣體在所述冷凍機油中的溶解度。所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的方法，其中，所述步驟SI以前還包括以下步驟
向干凈的平衡釜內(nèi)通入一定氣體，記錄平衡釜壓力和試驗溫度，通過流量計算系統(tǒng)和平衡釜的尺寸，對所述裝置的氣密性進行校準。所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的方法，其中，所述步驟S2和S3在攪拌條件下進行，所述攪拌速度為IOOrpm 500rpm。所述步驟S3中，用流量計控制待測制冷劑通入平衡釜的流速，所述流速為I IOOsccm0一種上述測量冷凍機油中制冷劑溶解度裝置的應(yīng)用，其中，所述裝置用于測量在壓力為O 2Mpa和溫度為-20 70°C的條件下制冷劑氣體在冷凍機油中的溶解度。本發(fā)明所提供的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置和方法具有以下優(yōu)點1、采用分壓器實現(xiàn)平衡釜內(nèi)氣壓的控制(加壓或減壓)，結(jié)構(gòu)簡單，造價低；2、采用精密的流量采集裝置，簡便、準確地得到通入平衡釜內(nèi)的制冷劑總體積3、采用電磁攪拌裝置，通過攪拌速度的調(diào)整，可在較短時間內(nèi)達到氣液相平衡。本發(fā)明用來測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置簡單、搭建容易、花費小、氣液相平衡所需時間短，可實現(xiàn)快速測量。


圖I為本發(fā)明所述測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置和方法及應(yīng)用，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明中提供一種測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置和方法，是一種可專門用于測試制冷劑在冷凍機油中溶解度的裝置。根據(jù)測量要求，通過調(diào)節(jié)分壓器來控制測試壓力、設(shè)置流量計來控制不同的流速、恒溫裝置來控制測試溫度、設(shè)置攪拌裝置的攪拌速度來控制氣液相平衡所需時間，可以快速測定不同壓力和溫度下制冷劑的溶解度。所述測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，包括平衡釜裝置、恒溫裝置、分壓器、流量采集裝置和制冷劑氣瓶。如圖I所示，所述平衡釜裝置包括平衡釜I、攪拌器2、真空泵6以及用于連接各個部件的不銹鋼管道。所述攪拌器2和真空泵6分別與平衡釜I連接。所述恒溫裝置包括恒溫槽3，所述平衡釜I設(shè)置在恒溫槽3中。所述流量采集裝置由流量計10和流量采集系統(tǒng)11組成，所述流量計10分別與平衡釜I、流量采集系統(tǒng)11和制冷劑氣瓶9相連接。所述分壓器8設(shè)置在所述流量計10和制冷劑氣瓶9之間。所述分壓器8和制冷劑氣瓶9之間還可以設(shè)置一氣瓶閥12。所述平衡釜裝置還包括壓力計7，所述壓力計7設(shè)置在平衡釜I上。所述平衡釜I由兩部分組成，內(nèi)襯和外套。外套材質(zhì)為不銹鋼，內(nèi)襯材料為耐壓樹月旨。內(nèi)襯根據(jù)實際尺寸標有從底部往上逐漸增大的高度刻度，平衡釜為帶有視窗的容器，耐 壓O 2MPa。所述攪拌器2優(yōu)選為電磁攪拌裝置，其主要作用是增加氣體與液體混合體系的擾動，縮短達到相平衡所需要的時間。攪拌器2的攪拌速度優(yōu)選為100 500rpm，試驗發(fā)現(xiàn)當攪拌速度低于IOOrpm時，冷凍機油和制冷劑的混合物達到相平衡的時間太長，因此最低速度為IOOrpm,更優(yōu)選為150rpm。當攪拌速度大于500rpm時,在接近混合物氣液相平衡的階段，體系壓力不穩(wěn)定，擾動過大，因此攪拌速度優(yōu)選小于500rpm，更優(yōu)選小于400rpm。因此攪拌速度最優(yōu)選150rpm 400rpm。所述恒溫裝置為半封閉式介質(zhì)傳熱式裝置，包括恒溫槽3。所述恒溫裝置還配有加熱精度為土 1°C的控溫裝置4和制冷裝置5。所述恒溫裝置的作用是控制平衡釜I內(nèi)制冷劑和冷凍機油的溫度。所述流量采集部分由流量計10和流量采集系統(tǒng)11組成。流量計10的流速可控，本發(fā)明中，流速優(yōu)選I lOOsccm。流速的控制可輔助調(diào)節(jié)達到氣液相平衡的時間。流量采集系統(tǒng)11的作用是確定通入平衡釜內(nèi)的制冷劑氣體總體積。所述分壓器8的作用是控制平衡釜內(nèi)壓力。測試時，將分壓器數(shù)值調(diào)整至所需數(shù)值，由于分壓器和平衡釜內(nèi)壓力差的存在，制冷劑氣體通過流量計10的控制緩慢充入平衡釜I。如圖I所示，制冷劑氣體從制冷劑氣瓶9流出，流經(jīng)氣瓶閥12和氣管到達分壓器8，由于分壓器8和流量計10以及平衡釜I的壓力差，待測制冷劑氣體通過分壓器8和流量計10緩慢進入平衡釜I內(nèi)。帶溫度顯示的控溫裝置4和制冷裝置5可使恒溫槽3、平衡釜I、制冷劑氣體和冷凍機油處于恒溫環(huán)境。精密測壓計7精確測量平衡釜I里面的氣壓，當平衡釜內(nèi)氣壓由逐漸升高變?yōu)榉€(wěn)定時達到氣液相平衡。本發(fā)明中還提供一種快速測量冷凍機油中制冷劑溶解度的方法，將氣液相平衡釜置于恒溫可控壓裝置中，將待測制冷劑氣體充入冷凍機油中，在攪拌的作用下，氣體與液體混合體系快速達到氣液平衡，通過記錄氣液平衡時體系壓力、溫度、充入待測制冷劑氣體體積和未充制冷劑時以及達到氣液相平衡時平衡釜內(nèi)液面高度，采用狀態(tài)方程推算出制冷劑氣體在液體中的溶解度。所述快速測量冷凍機油中制冷劑溶解度的方法具體包括以下步驟
51、在平衡釜中加入已知質(zhì)量的冷凍機油；
52、調(diào)節(jié)平衡釜內(nèi)溫度至目標值，并保持恒溫，平衡釜抽真空去除里面空氣和雜質(zhì)，并記錄平衡釜內(nèi)液面高度和液面以上的容積；
53、通入待測的制冷劑氣體，直至平衡釜內(nèi)達到氣液相平衡，記錄此時平衡釜內(nèi)的壓力、溫度、通入待測制冷劑的體積和液面的高度；
54、計算在該壓力和溫度下待測的制冷劑氣體在所述冷凍機油中的溶解度。所述快速測量冷凍機油中制冷劑溶解度的方法，在步驟SI之前，還可以包括以下步驟
向干凈的平衡釜內(nèi)通入一定氣體，記錄平衡釜壓力和試驗溫度，通過流量計算系統(tǒng)和平衡釜的尺寸，對所述裝置的氣密性進行校準。所述步驟S2和S3優(yōu)選為在攪拌條件下進行，可增加待測的制冷劑氣體與冷凍機油混合體系的擾動，縮短達到相平衡所需要的時間。所述步驟S3記錄的溫度為平衡釜內(nèi)的保持恒溫的溫度值。 實驗結(jié)束后，關(guān)閉待測制冷劑的氣瓶閥門和真空泵閥門，打開平衡釜，放掉氣體，并將廢液丟棄，清洗平衡釜。下面以測量制冷劑氣體在冷凍機油中的溶解度為例，詳細對本發(fā)明裝置和方法進行描述。將氣液相平衡釜置于恒溫可控壓裝置中，將制冷劑氣體充入冷凍機油中，在攪拌的作用下，體系快速達到氣液平衡，通過平衡時體系壓力、溫度、以及充入制冷劑氣體的體積和未充制冷劑時以及達到氣液相平衡時平衡釜內(nèi)液面高度，采用狀態(tài)方程推算可得到制冷劑在冷凍機油中的溶解度。具體地來說，請參見圖1，實驗前，向干凈的平衡釜I內(nèi)通入一定氣體，記錄平衡釜壓力7和試驗溫度，通過流量采集系統(tǒng)11和平衡釜I的尺寸，對所述測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置的氣密性進行校準。實驗時，把已經(jīng)加入已知質(zhì)量冷凍機油的平衡釜I放入恒溫槽3內(nèi)，打開攪拌器2，通過控溫裝置4調(diào)節(jié)溫度至目標值，抽真空去除油品中空氣和雜質(zhì)，并記錄液面刻度線，在已知平衡釜I尺寸的情況下，計算出平衡釜I內(nèi)液面上方的容積；打開氣瓶閥12、分壓器8、流量計10、流量采集系統(tǒng)11，向平衡釜I內(nèi)通入待測的制冷劑氣體；經(jīng)過一段時間后，平衡釜I內(nèi)的氣液相間達到平衡，液面上方的氣相壓力由漸漸升高到變?yōu)榉€(wěn)定，記錄此時平衡釜I內(nèi)壓力以及液面刻度線，通過氣體狀態(tài)方程可推算出溶解氣體的質(zhì)量，結(jié)合冷凍機油的質(zhì)量可得該壓力及溫度環(huán)境下該制冷劑氣體在實驗冷凍機油中的溶解度。冷凍機油中溶解制冷劑的摩爾數(shù)計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，其特征在于，所述測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置包括平衡釜裝置、恒溫裝置、分壓器、流量采集裝置和制冷劑氣瓶； 所述平衡釜裝置包括平衡釜和真空泵；所述真空泵與平衡釜連接； 所述恒溫裝置包括恒溫槽，所述平衡釜設(shè)置在恒溫槽中； 所述流量采集裝置由流量計和流量采集系統(tǒng)組成，所述流量計分別與平衡釜、流量采集系統(tǒng)連接； 所述分壓器設(shè)置在所述流量計和制冷劑氣瓶之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，其特征在于，所述平衡釜裝置還包括用于增加氣體與液體混合體系擾動的攪拌器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，其特征在于，所述恒溫裝置為半封閉式介質(zhì)傳熱式裝置，所述恒溫裝置配有控溫裝置和制冷裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置，其特征在于，所述平衡釜由內(nèi)襯和外套組成，所述內(nèi)襯設(shè)置在外套內(nèi)；所述內(nèi)襯上設(shè)置有從底部往上逐漸增大的高度刻度；所述平衡釜上連接有壓力計。
5.一種采用如權(quán)利要求I所述的裝置測量冷凍機油中制冷劑溶解度的方法，其特征在于，包括以下步驟 51、在平衡釜中加入已知質(zhì)量的冷凍機油； 52、調(diào)節(jié)平衡釜內(nèi)溫度至目標值，并保持恒溫，平衡釜抽真空去除里面的空氣和雜質(zhì)，并記錄平衡釜內(nèi)液面的高度和液面以上的容積； 53、通入待測制冷劑，直至平衡釜內(nèi)達到氣液相平衡，記錄此時平衡釜內(nèi)的壓力、溫度、通入待測制冷劑氣體的體積和液面的高度； 54、計算在該壓力和溫度下待測制冷劑氣體在所述冷凍機油中的溶解度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的方法，其特征在于，所述步驟SI以前還包括以下步驟 向干凈的平衡釜內(nèi)通入一定氣體，記錄平衡釜壓力和試驗溫度，通過流量計算系統(tǒng)和平衡釜的尺寸，對所述裝置的氣密性進行校準。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量冷凍機油中制冷劑溶解度的方法，其特征在于，所述步驟S2和S3在攪拌條件下進行，所述攪拌速度為IOOrpm 500rpm。 所述步驟S3中，用流量計控制待測制冷劑通入平衡釜的流速，所述流速為I IOOsccm0
8.—種如權(quán)利要求I所述的快速測量液體中氣體溶解度裝置的應(yīng)用，其特征在于，將所述裝置用于測量在壓力為O 2Mpa和溫度為-20 70°C的條件下制冷劑氣體在冷凍機油中的溶解度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置和方法及應(yīng)用，所述測量冷凍機油中制冷劑溶解度的裝置包括平衡釜裝置、恒溫裝置、分壓器、流量采集裝置和制冷劑氣瓶；所述平衡釜裝置包括平衡釜和真空泵；所述真空泵與平衡釜連接；所述恒溫裝置包括恒溫槽，所述平衡釜設(shè)置在恒溫槽中；所述流量采集裝置由流量計和流量采集系統(tǒng)組成，所述流量計分別與平衡釜、流量采集系統(tǒng)連接；所述分壓器設(shè)置在所述流量計和制冷劑氣瓶之間。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、搭建容易、花費小、氣液相平衡所需時間短，可快速測量制冷劑在冷凍機油中的溶解度。
文檔編號G01N33/26GK102645525SQ20121010094
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者劉強, 孫蓉, 張玲, 楊忠學(xué), 楊瑞杰, 趙濤, 陳毓暑 申請人:中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院