用于高温高压下流体原位介电常数测量的新型反应器

《Journal of Chemical & Engineering Data》：Novel Reactor for In Situ Dielectric Constant Measurements of Fluids at High Temperature and Pressure

介电常数高温测量装置设计与验证。该装置采用圆柱形谐振腔TM010模式工作于1GHz，配备定制石英管反应器及内置热偶和压力传感器，实现220°C高温下的介电常数测量。实验验证显示，在20-220°C范围内，纯水测量值与文献值偏差小于5%，而极性较低的有机溶剂偏差可达20%，揭示了传统单德拜模型在高温区的局限性。

　　

介电常数用于衡量电场对材料的影响。通过研究流体中溶质-溶剂之间的相互作用，它可以帮助我们了解诸如生物质水热转化成生物燃料等反应的机制。然而，由于传统介电常数测量设备的温度和电导率限制，这类测量非常困难。为此设计了一种能够测量高达220°C流体介电常数的装置，该装置采用圆柱形谐振腔，在1 GHz频率下工作于TM₀₁₀模式。液体样品被置于特制的石英管反应器中，反应器内部装有热电偶和压力传感器，样品温度通过双区加热系统进行调节。该系统使用20至220°C范围内的纯亚临界水进行了验证，并成功用于原位检测五种有机溶剂在200°C以下温度范围内的介电常数变化，其测量结果超出了现有文献中的数据范围。对于水来说，测量结果与参考数据的最大偏差约为5%；而对于极性较低的有机溶剂，这一偏差可达到20%，这比使用单德拜模型在高温度区域得到的结果更为准确。