一种无机化学反应生成热测定仪论文和设计-尹常杰

全文摘要

本实用新型涉及一种无机化学反应生成热测定仪，仪器外筒上端有聚四氟乙烯盖隔热；外筒内装有玻璃制内筒，内筒外壁缠有一圈电热丝和装有温度传感器，内筒内也装有温度传感器；温度传感器另一端与温度控制模块连接；加热丝与加热模块相连；仪器顶端装有机械搅拌器。优势是：通过在内筒内装上电热丝，当化学反应放热导致内筒内温度增加时，通过检测待测样品温度和样品管管壁温度，传输到温度控制仪，温度控制仪需控制待测样品温度和样品管管壁温度一样，温度控制仪器通过待测样温度和管壁温度差来分配加热模块的加热电流和电压，加热丝开始工作并是管壁温度升温，直到与内筒内温度一致，从而避免由于内筒内温度的升高而像外界散热引起的误差。

主设计要求

1.一种无机化学反应生成热测定仪，其特征在于包括机械搅拌器(1)、管壁温度传感器(2)、聚四氟乙烯盖(3)、蒸馏水(4)、加热丝(5)、有机玻璃外筒(6)、玻璃内筒(7)、内筒盖(8)、待测温度传感器(9)和加料口(10)；玻璃内筒(7)位于有机玻璃外筒(6)内，两者之间设有蒸馏水(4)，端面设有聚四氟乙烯盖(3)；机械搅拌器(1)位于玻璃内筒(7)内，玻璃内筒(7)端面设有内筒盖(8)，内筒盖(8)上设有加料口(10)；玻璃内筒(7)外壁缠绕加热丝(5)，外壁上设有管壁温度传感器(2)，筒内设有待测温度传感器(9)；两个温度传感器的电信号与温度控制仪的显示屏连接，温度控制仪的加热模块与加热丝(5)连接。

设计方案

设计说明书

技术领域

本发明属于化学实验仪器技术领域，涉及一种无机化学反应生成热测定仪。

背景技术

化学反应伴随有热量的变化，化学反应生成热就是表示反应体系放出的热量大小，一般用符号Q表示。测定化学反应生成热的基本原理是能量守恒定律，即化学反应放出的热量使反应体系温度升高。即有Q＝△TCdV+Q’，式中C为物质的比热容，d为溶液的密度，V为溶液的体积，△T为反应前后的温度变化。对于一个待测的反应来说，C和d可以查表得到，V可以用量筒精确量取,Q’为反应生成的热像外界散失的热量。因此，只需要精确测定溶液前后的温差以及消除Q’就能精确测定化学反应热Q。

目前，无机化学反应生成热测定仪在专利中有报道，专利CN207423855 U公布了一种化学反应热测量装置容器，由容器盖、容器杯体和左侧取烧杯装置，通过测量散热到空气中的热量和反应物吸收的热量，解决了反应热测量不准确的问题。专利CN 206450626 U公布了化学反应热测试器，包括杯体和螺装在杯口处的杯盖，改装置使用方便，用双层玻璃内胆是仪器具有良好的保温效果。专利CN 109060193 A也公布了一种化学反应热测量装置容器，包括保温桶和吸热桶，解决了该领域无法得知肉眼无法观察到实验现象时的实验何时才能反应完全的问题。

上述文章和专利都一定程度上对反应生成热测定仪进行了改良，但仍有如下两个问题：1已授权专利中提到利用保温桶或者双层保温杯体并没有完全解决待测反应放出的热量和外界之间的交换，两者之间始终存在热量传递和交换；2无法精确测量反应热像空气传递的热量；3反应装置设计复杂，加工困难。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无机化学反应生成热测定仪，克服现有技术反应热与外界之间热交换问题，装置组装加工困难等问题。

技术方案

一种无机化学反应生成热测定仪，其特征在于包括机械搅拌器1、管壁温度传感器2、聚四氟乙烯盖3、蒸馏水4、加热丝5、有机玻璃外筒6、玻璃内筒7、内筒盖8、待测温度传感器9和加料口10；玻璃内筒7位于有机玻璃外筒6内，两者之间设有蒸馏水4，端面设有聚四氟乙烯盖3；机械搅拌器1位于玻璃内筒7内，玻璃内筒7端面设有内筒盖8，内筒盖8上设有加料口10；玻璃内筒7外壁缠绕加热丝5，外壁上设有管壁温度传感器2，筒内设有待测温度传感器9；两个温度传感器的电信号与温度控制仪的显示屏连接，温度控制仪的加热模块与加热丝5连接。

温度控制仪器通过待测样温度和管壁温度差来分配加热模块的加热电流和电压，加热丝开始工作并是管壁温度升温，直到与内筒内温度一致。

有益效果

本发明提出的一种无机化学反应生成热测定仪，仪器外筒采用中空有机玻璃，外筒上端有聚四氟乙烯盖隔热；外筒内装有玻璃制内筒，用于装待测样，内筒外壁缠有一圈电热丝和装有温度传感器，分别用于给内筒加热和测量内筒外壁温度，内筒内也装有温度传感器，用于测量待测样温度；温度传感器另一端与温度控制模块连接；加热丝与加热模块相连；仪器顶端装有机械搅拌器。本实用新型优势是：通过在内筒内装上电热丝，当化学反应放热导致内筒内温度增加时，为了防止反应放出的热量被内筒壁或者空气散热，通过检测待测样品温度和样品管管壁温度，传输到温度控制仪，温度控制仪需控制待测样品温度和样品管管壁温度一样，温度控制仪器通过待测样温度和管壁温度差来分配加热模块的加热电流和电压，加热丝开始工作并是管壁温度升温，直到与内筒内温度一致，从而避免由于内筒内温度的升高而像外界散热引起的误差。

与现有技术相比，有益效果是：通过使用加热丝直接对反应场所外壁加热，阻止反应放出的热量向外界传递，降低了热量散失；另外，本装置使用温度控制仪，避免了加热功率过高带来的实验误差；在玻璃内筒外壁加装有加热丝，不仅能用于无机化学放热反应的测量，还能用于无机化学吸热反应的测量，进一步拓宽了量热器的测量范围。

附图说明

图1为一种无机化学反应生成热测定仪结构示意图

图2为反应装置示意图

1-机械搅拌器，2-温度传感器1，3-聚四氟乙烯盖，4-蒸馏水，5-加热丝，6-有机玻璃外筒，7-玻璃内筒，8-内筒盖，9-温度传感器2，10-加料口。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

无机化学反应生成热测定仪，包括机械搅拌器1、管壁温度传感器2、聚四氟乙烯盖3、蒸馏水4、加热丝5、有机玻璃外筒6、玻璃内筒7、内筒盖8、待测温度传感器9和加料口10；玻璃内筒7位于有机玻璃外筒6内，两者之间设有蒸馏水4，端面设有聚四氟乙烯盖3；机械搅拌器1位于玻璃内筒7内，玻璃内筒7端面设有内筒盖8，内筒盖8上设有加料口10；玻璃内筒7外壁缠绕加热丝5，外壁上设有管壁温度传感器2，筒内设有待测温度传感器9；两个温度传感器的电信号与温度控制仪的显示屏连接，温度控制仪的加热模块与加热丝5连接。

设计并组装了反应生成热测定仪：采用有机玻璃制外筒、玻璃制内筒；玻璃制内筒外壁假装电热丝对管壁加热减少玻璃内筒由于内外温差导致的热量散失；有机玻璃制外筒装水。实验过程中，将反应物放在玻璃制内筒内。温度控制仪通过实时监测玻璃内筒内温度和外壁温度，然后指定加热功率给加热模块，可以在短时间内使玻璃外壁温度和玻璃内筒内温度一致，防止相互间传热带来误差。

一种无机化学反应生成热测定仪，包括：包括反应装置、温度调控系统，所述反应装置包括带有加热丝的玻璃内筒、有机玻璃外筒、温度传感器、机械搅拌器，所述温度调控系统包括温度控制仪和加热模块。其特征在于：所述玻璃内筒7加装一根加热丝5，玻璃内筒7外壁加装一根温度传感器2。

内筒内装反应物。

内筒上端安装有绝热盖。

玻璃内筒7是玻璃。

测量时：

将水倒入到有机玻璃外筒内，然后装上玻璃内筒，将温度传感器1和搅拌器插入到玻璃内筒内，温度传感器2装到玻璃内筒外壁，将温度传感器和搅拌棒卡套与玻璃内筒盖的螺纹旋紧，并用聚四氟乙烯盖将玻璃内筒卡在有机玻璃外筒中，接着按照图1连接好温度控制仪和加热模块，最后，通过加料口分别加入反应物开始实验。开始时记下玻璃内筒内初始温度t_{1<\/sub>，然后记录待测样品的最高温度t_{2<\/sub>，则试样升高的温度为△t＝t_{2<\/sub>-t_{1<\/sub>，然后根据Q＝△tCdV计算得到比热容。}}}}

设计图

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