本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種化學(xué)反應(yīng)量熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中對損失熱流的修正方法。本發(fā)明專利技術(shù)針對利用自動反應(yīng)量熱儀獲得的化學(xué)反應(yīng)量熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，在熱力學(xué)參數(shù)標(biāo)定過程中，識別和設(shè)置了損失熱流的修正點(diǎn)，并計(jì)算修正點(diǎn)對應(yīng)的熱損基準(zhǔn)溫差值。同時(shí)，創(chuàng)建了一套基于熱損基準(zhǔn)溫差值表達(dá)損失熱流的邏輯。在實(shí)際過程中，通過調(diào)整熱損修正點(diǎn)及其熱損基準(zhǔn)溫差值，獲得新的熱損基線，進(jìn)而計(jì)算損失熱流，形成了完整的分析計(jì)算流程。本發(fā)明專利技術(shù)能夠通過實(shí)際測量獲得損失熱流的基準(zhǔn)，并根據(jù)反應(yīng)特性對熱損基準(zhǔn)溫差值的熱損修正點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，從而獲得合理的熱損基線值，提高熱力學(xué)參數(shù)標(biāo)定的精度和可靠性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于精細(xì)化工反應(yīng)安全測試，涉及一種在化學(xué)反應(yīng)量熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中對損失熱流的修正方法。
技術(shù)介紹
1、自動反應(yīng)量熱儀是一種在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬釜式半間歇反應(yīng)工藝的自動化儀器。在實(shí)現(xiàn)工藝操作步驟的過程中，反應(yīng)量熱儀實(shí)時(shí)測量釜中樣品的溫度、投料質(zhì)量等變化，并計(jì)算反應(yīng)放熱等信息，為反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估、工藝開發(fā)和優(yōu)化提供依據(jù)。
2、反應(yīng)釜中的熱平衡是計(jì)算反應(yīng)放熱的重要依據(jù)，反應(yīng)放熱利用自動反應(yīng)量熱儀所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行放熱量計(jì)算的公式來源于系統(tǒng)熱量平衡的推導(dǎo)，如下式：
3、?(1)
4、自動反應(yīng)量熱儀的原理結(jié)構(gòu)和反應(yīng)器樣品熱量傳遞如圖1所示。其中，qr表示要測算的樣品1實(shí)時(shí)反應(yīng)放熱速率，qflow為樣品1向夾套3的傳遞熱流，其表達(dá)式為qflow=ua（），為反應(yīng)器內(nèi)樣品1的溫度，為夾套3的溫度，兩者由溫度傳感器4獲取，qacc是反應(yīng)器2、液體進(jìn)料裝置9吸收或攪拌葉8等的熱量累積，體現(xiàn)在溫度變化上，qloss是反應(yīng)器2中熱流經(jīng)相變對流通過釜蓋7、經(jīng)反應(yīng)器內(nèi)插入攪拌棒5、校正加熱器6和物料進(jìn)料裝置9傳導(dǎo)向周邊空氣散失的損失熱流，
qdos是經(jīng)過物料進(jìn)料裝置9時(shí)流失的熱流，qc是反應(yīng)量熱儀的校準(zhǔn)加熱器6釋放的熱功率。
5、為了獲得實(shí)時(shí)反應(yīng)放熱速率qr，需要獲得反應(yīng)過程的熱力學(xué)參數(shù)，此熱力學(xué)參數(shù)指的是傳熱系數(shù)（ua）和系統(tǒng)熱容（），常規(guī)方法是在反應(yīng)前后對熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，靜態(tài)標(biāo)定在反應(yīng)開始前和結(jié)束后進(jìn)行，采用升降溫方式。實(shí)現(xiàn)過程如下：
6、（1）通過控制自動反應(yīng)量熱儀的體系，設(shè)置等溫或恒溫控制使反應(yīng)量熱儀中的樣品溫度和夾套溫度之間達(dá)到恒定的熱平衡狀態(tài)，并維持大于五分鐘的時(shí)間，如圖2中的t0到t1位置，稱為前熱平衡狀態(tài)；
7、（2）引入校正加熱器使樣品溫度升1.5℃后撤掉校正加熱器，如圖2中t1到t2位置；
8、（3）撤掉校正加熱器后，等待反應(yīng)量熱儀體系降溫恢復(fù)至熱平衡狀態(tài)并持續(xù)大于五分鐘的時(shí)間，如圖2中t3到t4位置，稱為后熱平衡狀態(tài)；
9、（4）在t0到t4區(qū)間通過如下公式求得傳熱系數(shù)（ua）：
10、??????????????????????(2)
11、（5）在t2到t4區(qū)間通過如下公式求得系統(tǒng)熱容（）；
12、?????????????????(3)
13、為了實(shí)現(xiàn)升降溫式標(biāo)定，需要有工藝跳轉(zhuǎn)步驟操作，如圖2中步驟1、步驟2和步驟3，即，從步驟1到步驟3的區(qū)間稱為一個(gè)完整標(biāo)定過程，如圖2所示。
14、為獲得正確的傳熱系數(shù)（ua）和系統(tǒng)熱容（），損失熱流qloss的計(jì)算尤為重要，qloss即本專利技術(shù)針對的計(jì)算環(huán)節(jié)，反映了反應(yīng)器中熱流經(jīng)相變對流通過釜蓋、經(jīng)反應(yīng)器內(nèi)插入物通過傳導(dǎo)向周邊空氣散失的能量，即損失熱流。
15、目前的商業(yè)自動反應(yīng)量熱儀的分析軟件及其相關(guān)計(jì)算方法并未明確規(guī)定損失熱流qloss的測量和計(jì)算方式。一些軟件通過人為設(shè)定的熱損系數(shù)來估算損失熱流，這顯然缺乏科學(xué)依據(jù)。盡管損失熱流的實(shí)時(shí)數(shù)值可能不高，但在標(biāo)定過程中這種熱損始終存在，式(2)和式(3)中qloss的積分對反應(yīng)量熱儀傳熱系數(shù)（ua）和系統(tǒng)熱容（）參數(shù)標(biāo)定的最終結(jié)果有著顯著影響。主要因?yàn)樵跇?biāo)定過程中，由于樣品溫度的突變，或操作的不當(dāng)?shù)葟?fù)雜因素，加之沒有合適的參考測量點(diǎn)來表征熱損的程度，使得分析損失熱流這一現(xiàn)象變得困難。如果積分區(qū)間內(nèi)僅僅以確定的平均熱損基準(zhǔn)溫差值或簡單的線性插值為計(jì)算值，將會得到偏差很大的傳熱系數(shù)（ua）和系統(tǒng)熱容（）參數(shù)，因此需要在式(2)和式(3)積分區(qū)間根據(jù)實(shí)際情況對qloss進(jìn)行合理修正。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于上述背景問題，本專利技術(shù)提出了一種在化學(xué)反應(yīng)量熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中對損失熱流的修正方法。
2、本專利技術(shù)的第一方面提供了一種化學(xué)反應(yīng)量熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中對損失熱流的修正方法，包括以下步驟：
3、步驟（1）對反應(yīng)量熱儀設(shè)置等溫或恒溫控制，采用升降溫方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整標(biāo)定過程；
4、步驟（2）獲取熱平衡狀態(tài)的熱損基準(zhǔn)溫差值和損失熱流；
5、步驟（3）識別和設(shè)置熱損修正點(diǎn)；
6、步驟（4）計(jì)算熱損修正點(diǎn)對應(yīng)的熱損基準(zhǔn)溫差值；
7、步驟（5）在兩兩修正點(diǎn)間進(jìn)行線性插值獲得標(biāo)定過程的熱損基線；
8、步驟（6）調(diào)整熱損修正點(diǎn)的位置或熱損基準(zhǔn)溫差值，對熱損基準(zhǔn)溫差值進(jìn)行重新插值修正，獲得新的熱損基線；
9、步驟（7）根據(jù)獲得的熱損基線，在標(biāo)定過程計(jì)算損失熱流。
10、本專利技術(shù)的第二方面提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有程序指令，所述程序指令被執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法。
11、本專利技術(shù)的第三方面提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法。
12、本專利技術(shù)的有益效果：本專利技術(shù)采用升降溫方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整標(biāo)定過程，獲取標(biāo)定過程前后的熱平衡狀態(tài)，以此狀態(tài)下的樣品和夾套平均溫度的溫差表征損失熱流的基準(zhǔn)值，并在標(biāo)定過程中結(jié)合實(shí)際操作和標(biāo)定曲線對熱損基準(zhǔn)溫差值進(jìn)行合理插值，從而獲得標(biāo)定過程的熱損基線，可在熱力學(xué)參數(shù)標(biāo)定過程調(diào)整熱損修正點(diǎn)及其熱損基準(zhǔn)溫差值獲得新的熱損基線，獲得準(zhǔn)確的熱流損失值，進(jìn)而使熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果更科學(xué)。
本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.化學(xué)反應(yīng)量熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中對損失熱流的修正方法，其特征在于該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修正方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的修正方法，其特征在于：還包括使用所述熱損基準(zhǔn)溫差值對標(biāo)定過程的損失熱流變化進(jìn)行插值處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的修正方法，其特征在于：步驟（3）具體是：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的修正方法，其特征在于：步驟（4）中針對第一類修正點(diǎn)：以該點(diǎn)所在時(shí)刻的樣品與夾套間真實(shí)的溫差，作為熱損修正點(diǎn)的熱損基準(zhǔn)溫差值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的修正方法，其特征在于：步驟（4）中針對第三類修正點(diǎn)：以該點(diǎn)所在時(shí)刻就近的熱平衡狀態(tài)下樣品與夾套間真實(shí)的溫差作為熱損修正點(diǎn)的熱損基準(zhǔn)溫差值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的修正方法，其特征在于：步驟（4）中針對第二類修正點(diǎn)和第四類修正點(diǎn)，該點(diǎn)所對應(yīng)的熱損基準(zhǔn)溫差值計(jì)算如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修正方法，其特征在于：步驟（6）中的調(diào)整過程包括：
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，其上存儲有程序指令，所述程序指令被執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的方法。
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的方法。
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【技術(shù)特征摘要】
1.化學(xué)反應(yīng)量熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中對損失熱流的修正方法，其特征在于該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修正方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的修正方法，其特征在于：還包括使用所述熱損基準(zhǔn)溫差值對標(biāo)定過程的損失熱流變化進(jìn)行插值處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的修正方法，其特征在于：步驟（3）具體是：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的修正方法，其特征在于：步驟（4）中針對第一類修正點(diǎn)：以該點(diǎn)所在時(shí)刻的樣品與夾套間真實(shí)的溫差，作為熱損修正點(diǎn)的熱損基準(zhǔn)溫差值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的修正方法，其特征在于：步驟（4）中針對第三類修正點(diǎn)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李冬，葉樹亮，許啟躍，王宮權(quán)，
申請(專利權(quán))人：中國計(jì)量大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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