CN110865662A - 一种多组分气体模拟混合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种多组分气体模拟混合系统，属于气体模拟混合技术领域。各组分气体单独进入旋转混合器后，在环形混气腔室充分均匀混合，再由水汽发生单元加入水汽，通过监测单元反馈的数据调节多组分气体和水汽的相关参数后，得到模拟混合气体，接入所需系统。该系统设计合理，提高了多组分气体浓度与流速分布均匀性，并可实现水分的精准调节控制，适用范围广、操作简便、效率高。
Description
技术领域
本发明属于气体模拟混合技术领域，具体涉及一种多组分气体模拟混合系统。
背景技术
多组分气体模拟混合广泛应用于实验室研究、工业放大试验以及实际工业生产，模拟混合效果直接影响试验结论和工业生产，其重要作用显而易见。常见的气体模拟混合主要采取特殊的几何形状使流体产生横向或无序流动从而达到混合目的，模拟混合后气体的浓度分布与流速分布是评价模拟混合效果的关键指标。
人们在科学试验和放大试验研究中，一般的多组分气体模拟混合比较容易的实现，但是在针对较多组分或特殊组分时，多组分气体模拟混合给人们带来了困难，现有的气体模拟方法存在一些问题和不足。1、当四种以上组分模拟时，存在气体浓度分布均匀性差，造成模拟混合气体性质不稳定；2、流速偏差大，气体组分混合比波动大；3、水分作为组分气体之一时，存在水分加入困难，水汽浓度难以控制的问题；4、存在多组分气体压力不稳定，温度波动大，单组分难调节等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多组分气体模拟混合系统，设计合理，提高了多组分气体浓度与流速分布均匀性，并可实现水分的精准调节控制，适用范围广、操作简便、效率高。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种多组分气体模拟混合系统，包括通过系统主管路依次连接的混气单元、水汽发生单元和监测单元，以及与混气单元连接的进气单元；
进气单元包括若干进气管路；
混气单元包括旋转混合器和中心筒；旋转混合器的上部为圆柱筒，下部为圆锥筒；中心筒的进口端位于圆柱筒内部并与圆柱筒内部连通，中心筒的出口端与系统主管路连接；中心筒与圆柱筒之间形成环形混气腔室，所有进气管路与圆柱筒连接，且进气管路设在圆柱筒的切向上；
水汽发生单元包括加热装置和储水装置，加热装置与储水装置连接，储水装置连接有用于测量储水装置水量的测重装置，储水装置通过连接管与系统主管路连接；
监测单元用于监测多组分气体的相关参数；
混气单元与水汽发生单元之间设有预热器，水汽发生单元与监测单元之间设有加热器。
优选地，进气单元包括若干储气装置，储气装置通过进气管路与圆柱筒连接，进气管路上依次设有开关、流量设定器和进气调节阀。
优选地，中心筒与圆柱筒同心设置。
优选地，中心筒位于圆柱筒内部的长度可调。
优选地，中心筒的出口端与旋转混合器下部之间连接有混合气回流管路，混合气回流管路上设有混合气回流阀。
优选地，连接管与储水装置之间连接有水汽回流管路，水汽回流管路上设有水汽回流阀。
优选地，连接管为氟橡胶软管。
优选地，预热器连接有第一温控器，加热器连接有第二温控器。
优选地，系统主管路外壁设有保温层，内壁设有疏水层。
优选地，监测单元包括压力计和流量计，流量计具有实时流量和累计流量监测功能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种多组分气体模拟混合系统，多组分气体经进气单元进入混气单元混合后，再由水汽发生单元加入水汽，通过监测单元反馈的数据调节多组分气体和水汽的相关参数后，得到模拟混合气体，接入所需系统。各组分气体单独进入旋转混合器，每一个组分气体参数可控。各组分气体沿切向进入旋转混合器后，在环形混气腔室混合后，由于圆锥筒空间变小，使各组分气体能够高效充分均匀混合，避免了混合气体浓度分布偏差。水汽发生单元通过加热装置的温度控制和水量的质量变化，能够精确控制水汽的温度及浓度，保证多组分模拟混合气体中水分的精确加入。预热器和加热器能够控制水汽加入前后的混合气体的温度，避免水汽冷凝。该系统设计合理，提高了多组分气体浓度与流速分布均匀性，并可实现水分的精准调节控制，适用范围广、操作简便、效率高。
进一步地，进气单元中各组分气体通过流量设定器和进气调节阀能够进一步提高控制的精确性，提高模拟结果。
进一步地，中心筒与圆柱筒同心设置，使两者形成均匀的环形混气腔室，进一步提高了多组分气体混合均匀性，减小了浓度分布偏差。
进一步地，中心筒位于圆柱筒内部的长度可调，可根据实际进气管路的分布范围，调整环形混气腔室的大小，使混合更加高效。
进一步地，混合气回流管路和混合气回流阀，能够调整过剩的混合气体量，保证系统输出稳定。
进一步地，水汽回流管路和水汽回流阀，能够控制多余水蒸气回流，实现蒸汽稳定加入系统主管路，且加入量更加精确可控。
进一步地，连接管采用氟橡胶软管，最大程度减小输出水汽的浓度波动，平稳可靠。
进一步地，第一温控器能够实时精准控制预热器的加热温度，控制混合气体的温度；第二温控器能够实时精准控制加热器的加热温度，确保系统输出气体的温度平稳。
进一步地，系统主管路外壁设有保温层，减少混合气体的温度变化幅度；内壁设有疏水层，防止水汽凝结损失。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1为储气装置，2为开关，3为流量设定器，4为进气调节阀，5为旋转混合器，6为中心筒，7为第一控制阀，8为混合气回流阀，9为开关阀，10为预热器，11为第一温控器，12为加热装置，13为水汽回流阀，14为连接管，15为水汽调节阀，16为加热器，17为第二温控器，18为第二控制阀，19为压力计，20为流量计。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
如图1，为本发明的多组分气体模拟混合系统，包括通过系统主管路依次连接的混气单元、水汽发生单元和监测单元，以及与混气单元连接的进气单元；
进气单元包括若干储气装置1，储气装置1分别通过进气管路与圆柱筒连接，进气管路上依次设有开关2、流量设定器3和进气调节阀4。
混气单元包括旋转混合器5和中心筒6；旋转混合器5的上部为圆柱筒，下部为圆锥筒；中心筒6的进口端位于圆柱筒内部并与圆柱筒内部连通，优选地，中心筒6位于圆柱筒内部的长度可调，中心筒6与圆柱筒同心设置。中心筒6与圆柱筒之间形成环形混气腔室，所有进气管路与圆柱筒连接，且进气管路设在圆柱筒的切向上。中心筒6的出口端与系统主管路连接，中心筒6的出口端与旋转混合器5下部之间连接有混合气回流管路，混合气回流管路上设有混合气回流阀8。
水汽发生单元包括加热装置12和储水装置，加热装置12与储水装置连接，储水装置连接有用于测量储水装置水量的测重装置，测重装置可以采用电子秤或重量传感器；储水装置通过连接管14与系统主管路连接，连接管14上设有水汽调节阀15；连接管14与储水装置之间还连接有水汽回流管路，水汽回流管路上设有水汽回流阀13。连接管14优选氟橡胶软管。
混气单元与水汽发生单元之间设有预热器10，预热器10连接有第一温控器11，中心筒6与预热器10之间依次设有控制阀7和开关阀9。水汽发生单元与监测单元之间设有加热器16，加热器16连接有第二温控器17。第二温控器17与监测单元之间设有第二控制阀18。
监测单元包括压力计19和流量计20，流量计20具有实时流量和累计流量监测功能。
系统主管路外壁设有保温层，如石棉、聚氨酯泡沫等；系统主管路内壁设有疏水层，如含氟聚合物(PTFE、氟化聚乙烯、氟碳蜡)、高分子熔体聚合物(聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈)等。
下面以本发明的多组分气体模拟混合系统的两个功能的操作方法为例对本发明的工作过程进行解释：
功能1
系统生成不含水分的多组分模拟气体：各组分气体在流量设定器3设定预定浓度，开启开关2、进气调节阀4和第一控制阀7，第二控制阀18和水汽调节阀15关闭，调整混合气回流阀8，设定第一温控器11和第二温控器12的温度，开启预热器10和加热器16，开启第二控制阀18并设定流量，打开开关阀9，当流量计20的实时流量读数稳定后，记录压力计19读数和第二温控器12的读数，模拟混合气体接入所需系统。
功能2
系统生成含水分的多组分模拟气体：开启加热装置12，通过加热温度和质量变化率调整水分加入量，打开水汽回流阀13，设定第二温控器12的温度，开启水汽调节阀15和第二控制阀18，待流量计20的实时流量读数稳定。将各组分气体在流量设定器3设定预定浓度，开启开关2、进气调节阀4和第一控制阀7，第二控制阀18关闭，调整混合气回流阀8，设定第一温控器11和第二温控器12的温度，开启预热器10和加热器16，开启第二控制阀18并设定流量，打开开关阀9，流当流量计20的实时流量读数稳定后，记录压力计19读数和第二温控器12的读数，模拟混合气体接入所需系统。
以上所述，仅为本发明实施方式中的部分，具体操作可根据现场情况而做更改，必须理解，本技术领域人员可设计出多种其他的改进和实施例，但有关所述图与权利要求所述的相关装置位置及其零件的改变应属于本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多组分气体模拟混合系统，其特征在于，包括通过系统主管路依次连接的混气单元、水汽发生单元和监测单元，以及与混气单元连接的进气单元；
进气单元包括若干进气管路；
混气单元包括旋转混合器(5)和中心筒(6)；旋转混合器(5)的上部为圆柱筒，下部为圆锥筒；中心筒(6)的进口端位于圆柱筒内部并与圆柱筒内部连通，中心筒(6)的出口端与系统主管路连接；中心筒(6)与圆柱筒之间形成环形混气腔室，所有进气管路与圆柱筒连接，且进气管路设在圆柱筒的切向上；
水汽发生单元包括加热装置(12)和储水装置，加热装置(12)与储水装置连接，储水装置连接有用于测量储水装置水量的测重装置，储水装置通过连接管(14)与系统主管路连接；
监测单元用于监测多组分气体的相关参数；
混气单元与水汽发生单元之间设有预热器(10)，水汽发生单元与监测单元之间设有加热器(16)。
2.根据权利要求1所述的多组分气体模拟混合系统，其特征在于，进气单元包括若干储气装置(1)，储气装置(1)通过进气管路与圆柱筒连接，进气管路上依次设有开关(2)、流量设定器(3)和进气调节阀(4)。
3.根据权利要求1所述的多组分气体模拟混合系统，其特征在于，中心筒(6)与圆柱筒同心设置。
4.根据权利要求1所述的多组分气体模拟混合系统，其特征在于，中心筒(6)位于圆柱筒内部的长度可调。
5.根据权利要求1所述的多组分气体模拟混合系统，其特征在于，中心筒(6)的出口端与旋转混合器(5)下部之间连接有混合气回流管路，混合气回流管路上设有混合气回流阀(8)。
6.根据权利要求1所述的多组分气体模拟混合系统，其特征在于，连接管(14)与储水装置之间连接有水汽回流管路，水汽回流管路上设有水汽回流阀(13)。
7.根据权利要求1所述的多组分气体模拟混合系统，其特征在于，连接管(14)为氟橡胶软管。
8.根据权利要求1所述的多组分气体模拟混合系统，其特征在于，预热器(10)连接有第一温控器(11)，加热器(16)连接有第二温控器(17)。
9.根据权利要求1所述的多组分气体模拟混合系统，其特征在于，系统主管路外壁设有保温层，内壁设有疏水层。
10.根据权利要求1所述的多组分气体模拟混合系统，其特征在于，监测单元包括压力计(19)和流量计(20)，流量计(20)具有实时流量和累计流量监测功能。
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|---|---|---|---|---|
| CN114425247A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-03 | 苏州科技大学 | 一种用于精确控制湿度的混合气体配制方法 |
| CN114486543A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-05-13 | 浙江大学 | 一种微量气体杂质对材料高压氢脆影响的测试系统及方法 |
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| CN114486543B (zh) * | 2022-01-04 | 2024-06-07 | 浙江大学 | 一种微量气体杂质对材料高压氢脆影响的测试系统及方法 |
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