[发明专利]一种大体积固体混合材料高温比热测定方法

摘要

本发明属于比热容测定技术领域，特别涉及一种大体积固体混合材料高温比热测定方法。本发明基于半开放动态混合原理，将高温试样投入到高温水中，通过考察热交换过程中汽化蒸馏水、液态蒸馏水、试样的能量平衡，求解计算得到试样的高温比热容。本发明不破坏混凝土等大体积非均匀固体混合材料的材料结构，能准确测量混合材料的宏观比热容；且克服了绝热法和混合法要求绝热条件、难进行操作的缺点，具有设备简单、操作方便、经济实用等特点。

主权项

1.一种大体积固体混合材料高温比热测定方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将蒸馏水(1)加热到65～100℃，放置于敞开的保温桶(2)中，用速率恒定的电动搅拌器(3)搅拌；(2)利用热电偶(4)和温度记录仪(5)分别测量、记录水的温度变化，利用电子质量记录仪(6)记录保温桶系统的质量变化；(3)将测试试样(7)在箱式电阻炉(8)加热到温度为T1＝100℃～1200℃后，称重，重新放回箱式电阻炉，半个小时后，快速投入保温桶的蒸馏水(1)中，此时，水温为T0；(4)记录水温变化直至水温的冷却曲线恢复到投入前的斜率；(5)温度数据和质量数据实时传送给计算机(9)，计算求解得到测试试样(7)在T1温度时的比热容；则高温试样释放的热量Q1与汽化水带走的热量Q2、液态蒸馏水吸收的热量Q3、液态水界系统向外环境散热Q4应该满足热平衡方程式(1)：Q1＝Q2+Q3+Q4                   (1)高温试样释放的热量Q1如式(2)所示：Q1＝c1mT1‑c2mT2                  (2)T1、T2分别为试样出炉温度和系统达到平衡时刻的温度；c1、c2分别为试样在温度T1、T2时的比热容，m是试样的质量；液态蒸馏水吸收的热量Q2如式(3)所示：Q2＝cwatmwat(T2‑T0)                 (3)cwat为液态水的比热容，mwat为液态水质量，T0为投入试样时的水温；汽化水带走的热量Q3见式(4)所示：Q3＝cwatmb(Tb‑T0)+kvmb               (4)mb为汽化水的质量，Tb为水的沸点100℃，kv为水在100℃时的汽化热2.57×106J/kg；液态水界系统向外环境散热Q4如式(5)所示：Q4＝cwatmwatktbc                    (5)tbc为自高温测试试样投入保温桶(2)至热平衡时刻所经历的时间，k为高温测试试样投入前水温下降速率、热平衡后系统温度下降速率的平均值；由式(1)～(5)可得试样在T1温度时的比热：其中，试样在T2温度时的比热容c2计算如下：基于试样在65℃‑100℃之间比热保持不变，先加热试样至T1＝100℃，投入65℃的温水中，记录水温变化曲线，此时T2温度在65‑100℃之间，c1和c2差别很小，带入式(7)求解出：利用式(8)计算c2，即先计算出试样在65℃‑100℃的平均比热容，再代入式(7)就能计算出试样在T1温度时比热容c1；采用多次测定结果求均值作为T1温度下试样的比热，以减少系统误差。