CN219162025U - 一种用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热分析原位反应技术领域，特指一种用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，配合热分析仪使用，混合器分别与汽化室、气体源和热分析仪相连通，汽化室与给料泵和储液罐相连通；储液罐与汽化室之间连接有第一电磁阀，气体源和混合器之间连接有第二电磁阀。针对温度较低的吸附实验和低温催化转化热分析测试过程中精准控制湿度的低剂量水蒸气定量发生导入的问题，提供了一种能够精准控制水蒸气进气量，适合吸附实验和低温催化转化的实验，同时也能满足生物质、固体废弃物热化学转化、催化转化热分析研究的水蒸气引入装置，实现精准控制湿度的低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪，确保反应过程测量的准确性和重视性。

Description

一种用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置

技术领域

本实用新型涉及热分析原位反应技术领域，特指一种用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置。

背景技术

生物质和固体废弃物再利用热解、气化、催化转化研究中，温度和湿度对反应过程均起着至关重要的作用，热分析模拟生物质和固体废弃物再利用热解、气化、催化转化反应过程，研究反应机理，为反应的热力学和动力学研究提供重要参考数据。而常规热分析仪不具备湿度控制模块，商用水蒸气模块需要配合水蒸气炉使用，且温度范围有所限制，比如一些水蒸气厂家因水蒸气的量较大，而限制水蒸气的进气温度在150℃以上。这样情况下温度较低的吸附实验和低温催化转化实验则无法进行。因此需要一种能够精准控制湿度的低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置。

公开号为CN105716062A的专利申请公开了一种定量控制出口蒸气量的水蒸气发生装置和使用方法，包括蒸气生成器、冷凝器、蒸气生成器的出口通过水蒸气输出管与第一调节阀连接，经过第一调节阀后的管路分成两个支路，即蒸气出口支路和蒸气回流支路；蒸气出口支路依次经过第二调节阀和压力表后，再经第五调节阀后输出蒸气；蒸气回流支路经过第三调节阀之后与储水箱连接。

该装置适用于实验室或精细化学品研制的小型水蒸气发生装置，其能够实现水蒸气的定量气化，但水蒸气汽化量大且精度无法满足需要控制不同湿度下热分析实验的要求。

因此，亟需一种用于水低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，精准控制水的量，结合质量流量计准确控制气体与水蒸气混合，实现气体湿度的控制导入热分析。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本实用新型提供了一种用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置。

为了解决现有技术中所存在的问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，配合热分析仪使用，包括有储液罐、给料泵、汽化室、气体源、混合器、第一电磁阀和第二电磁阀；

所述混合器分别与所述汽化室、所述气体源和所述热分析仪相连通，所述汽化室还与所述给料泵相连通，所述给料泵与所述储液罐相连通；

所述储液罐与所述汽化室之间连接有所述第一电磁阀，所述气体源和所述混合器之间连接有第二电磁阀。

作为本实用新型用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置的技术方案的一种改进，所述汽化室通过第一传输管与所述混合器相连通，所述第一传输管为带伴热的传输管，和/或，所述混合器为带伴热的混合器。

作为本实用新型用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置的技术方案的一种改进，所述储液罐和所述汽化室之间连接有所述给料泵和第一流量计，所述给料泵和所述第一流量计连接在所述第一电磁阀的上游位置。

作为本实用新型用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置的技术方案的一种改进，所述给料泵与第一控制器相连接。

作为本实用新型用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置的技术方案的一种改进，用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置还包括有电磁阀控制器，所述电磁阀控制器分别与所述第一电磁阀和所述第二电磁阀相连接。

作为本实用新型用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置的技术方案的一种改进，所述给料泵为低剂量脉冲定量给料泵。

作为本实用新型用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置的技术方案的一种改进，所述气体源和所述混合器之间还连接有第一质量流量计和第一减压阀。

作为本实用新型用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置的技术方案的一种改进，所述混合器和所述热分析仪之间通过第二传输管相连通，所述第二传输管为带伴热传输管。

作为本实用新型用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置的技术方案的一种改进，所述第二传输管上连接有第三电磁阀。

本实用新型的有益效果：

本实用新型针对温度较低的吸附实验和低温催化转化热分析测试过程中精准控制湿度的低剂量水蒸气定量发生导入的问题，在现有技术的基础上，提供了一种能够精准控制水蒸气进气量，适合吸附实验和低温催化转化的实验，同时也能满足生物质、固体废弃物热化学转化、催化转化热分析研究的水蒸气引入装置，实现精准控制湿度的低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪，确保反应过程测量的准确性和重视性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图标记说明：1-储液罐；2-给料泵；3-第一流量计；4-第一控制；5-第一电磁阀；6-第一止回阀；7-汽化室；8-第一温控器；9-第一传输管；10-第二温控器；11-第一截止阀；12-第二止回阀；13-气体源；14-第一减压阀；15-第二电磁阀；16-第一质量流量计；17-电磁阀控制器；18-第二截止阀；19-第三止回阀；20-混合器；21-第二传输管；22-带伴热手动阀；23-第三电磁阀；24-第二质量流量计；25-热分析仪。

具体实施方式

为使本实用新型的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，一种用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，配合热分析仪25使用。该装置包括有储液罐1、给料泵2、汽化室7、气体源13、混合器20、第一电磁阀5和第二电磁阀15。

混合器20分别与汽化室7、气体源13和热分析仪25相连通，汽化室7还与给料泵2相连通，给料泵2与储液罐1相连通。

储液罐1与汽化室7之间连接有第一电磁阀5，气体源13和混合器20之间连接有第二电磁阀15。

其中，气体源13为载气或反应气的气体源13，载气通常为氮气或者氩气，反应气通常为二氧化碳或干燥空气。

本实用新型在使用的时候，储液罐1在给料泵2的作用下，为汽化室7提供液体，液体在汽化室7中转化成水蒸气，水蒸气通过第一传输管9进入到混合器20中；同时，气体源13中的气体通过管道进入到混合器20中，水蒸气和气体源13中的气体在混合器20中进行混合，混合后导入到热分析仪25中。

详细地说，在本实用新型中，由于储液罐1和汽化室7之间连接有第一电磁阀5，气体源13和混合器20之间连接有第二电磁阀15，通过第一电磁阀5的开闭控制储液罐1和汽化室7之间的水蒸气的流量，通过第二电磁阀15的开闭控制气体源13和混合器20之间的气体流量，实现控制进入到混合器20中的水蒸气和气体的量，当水蒸气和气体源13中的气体在混合器20中混合，混合后导入到热分析仪25中。由于通过汽化室7进入到混合器20中的水蒸气的流量通过第一电磁阀5实现定量控制的效果，同时，通过气体源13进入到混合器20中的气体的流量通过第一质量流量计16实现定量控制的效果，当二者在混合器20混合后，混合器20导入到热分析仪25中的气体流量也实现了定量控制的效果，继而实现了混合气体定量导入热分析仪25的效果。

作为本实用新型的第一种实施方式，汽化室7通过第一传输管9与混合器20相连通，第一传输管9为伴热的传输管，和/或，混合器20为带伴热的混合器20，通过带伴热的传输管和混合器20，保证了水蒸气的温度以及混合气体的温度，保证了水蒸气导入到热分析仪25中的效果。进一步的，第一传输管9上设置有第二温控器10；第一传输管9上连接有第一截止阀11和第二止回阀12。

作为本实用新型的第二种实施方式，储液罐1和汽化室7之间连接有上述的给料泵2和第一流量计3，给料泵2和第一流量计3连接在第一电磁阀5的上游位置，在使用的时候，在给料泵2的作用下，把储液罐1中的液体抽取到汽化室7中，液体在汽化室7中转化成水蒸气，为导入到热分析仪25做好准备，而且，通过第一流量计3实时监测储液罐1到汽化室7之间的流量，避免如现有技术那般，进入到混合器20中，甚至进入到热分析仪25中的量不可控。优选的，给料泵2为低剂量脉冲定量给料泵2，可以通过泵体实现定量给料的效果。

其中，第一电磁阀5与汽化室7之间连接有第一止回阀6，汽化室7上设置有第一温控器8。

进一步的，给料泵2与第一控制器4相连接，通过第一控制器4控制给料泵2的开启、停止和给料。其中，第一控制器4对给料泵2的控制通过电路等常规控制方式控制，其连接方式也为常规连接方式，在此不再赘述。

作为本实用新型的第三种实施方式，本实用新型还包括有电磁阀控制器17，电磁阀控制器17分别与第一电磁阀5和第二电磁阀15相连接，通过电磁阀控制器17分别控制第一电磁阀5和第二电磁阀15的运行。其中，电磁阀控制器17与第一电磁阀5和第二电磁阀15的控制如常规的电路连接控制，故在此不再赘述。

作为本实用新型的第四种实施方式，气体源13和混合器20之间还连接有第一质量流量计16、第一减压阀14、第二截止阀18和第三止回阀19中的一个或多个，通过第一质量流量计16实时监测。

作为本实用新型的第五种实施方式，混合器20和热分析仪25之间通过第二传输管21相连通，第二传输管21为带伴热传输管。优选的，第二传输管21上连接有第三电磁阀23和第二质量流量计24。更优选的，电磁阀控制器17还与第三电磁阀23相连接。这样的控制方式可以在热分析的某些反应段关闭第一电磁阀5和第二电磁阀15，打开电磁阀23，设置第二质量流量计24的流量，在不需要水蒸气的温度段，可以防止水蒸气进入。

作为本实用新型的第六种实施方式，气体源13和混合器20之间连接有第二截止阀18和第三止回阀19；第二传输管21上还连接有带伴热手动阀22。

在本实用新型中，在储液罐1、给料泵2、汽化室7、气体源13、混合器20和热分析仪25各部件之间，通过多个阀体控制水蒸气或气体的流量，同时，还可以通过各流量计实时监测水蒸气和气体的流量，实现了控制进入热分析仪25中的气体的湿度的效果，确保了在吸附实验和低温催化转化实验，同时也能满足生物质、固体废弃物热化学转化、催化转化热分析研究中的反应过程测量的准确性和重现性。

由于本实用新型中的第一传输管9和混合器20分别为带有伴热的传输管和混合器20，可以保证进入热分析仪25的气体的温度。本实用新型在使用的时候，包括有以下步骤：

在实验前对热分析仪25进行一些改装，对炉体前反应气气路加上伴热带，设置传输管温度为105℃，换上干净平台大坩埚后，调整好天平保护气和反应气，清零后，装好样品后，根据反应工艺需要设计反应程序、水蒸气汽化程序、气体控制程序，比如材料的水吸附热分析实验，设置升温程序为10℃/分钟升温至105℃恒温1小时后，再根据需要通入相应水蒸气体积浓度要求的含水蒸气载气或反应气，单位时间内水蒸气的体积为

式中m为低剂量脉冲定量给料泵2输入的单位时间水的质量，单位为g，R为摩尔气体常数，为8.314J/(mol*K)，T为汽化室7温度，单位为K，

为水的摩尔质量，为18g/mol，P为压强，单位为Pa。

水蒸气的体积浓度为

式中V_C为天平保护气与载气或反应气的单位时间内的体积，即非汽化气体的总流量，其中天平保护气的流量为20mL/分钟，而载气或反应气的流量则根据需要水蒸气的体积浓度，设定低剂量脉冲定量给料泵2的质量和载气或反应气的流量。可将公式编入程序中，输入水蒸气目标体积浓度，输入水的汽化质量，即算出需要混合的载气或反应气的量。通过程序控制载气的电磁阀和质量流量计，编辑气体控制程序，如需设定体积分数为10％的水蒸气氮气混合气，15分钟后，设置定量给料泵2的流量为0.5g/h，设置氮气流量为128mL/分钟，则载气流量为108mL/分钟；恒定反应气流量为60mL时，则设定水的流速为0.235g/h。吸附1小时后，关闭水蒸气阀，只开载气阀，将5℃程序降温至40℃，脱附。反应结束时，关定量给料泵2，关电磁阀。热分析仪25记录测试数据。其他含水蒸气热分析实验步骤类似，升温程序和气体切换可根据实际需求设置。

本实用新型中提出的一种低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪25的装置，能够实现热分析过程中水蒸气的定量导入，尤其适合于少量水蒸气的低温导入；结合公式编辑的控制软件，能够方便快速的计算出水蒸气含量和相应水蒸气含量所需水和载气或反应气的量，并实现程序控制，拓展热分析的测试工艺，延伸热分析的应用范围；程序化控制，提高了方法的重现性。

基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.一种用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，配合热分析仪使用，其特征在于，包括有储液罐、给料泵、汽化室、气体源、混合器、第一电磁阀和第二电磁阀；

所述混合器分别与所述汽化室、所述气体源和所述热分析仪相连通，所述汽化室还与所述给料泵相连通，所述给料泵与所述储液罐相连通；

所述储液罐与所述汽化室之间连接有所述第一电磁阀，所述气体源和所述混合器之间连接有第二电磁阀。

2.根据权利要求1所述的用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，其特征在于，所述汽化室通过第一传输管与所述混合器相连通，所述第一传输管为带伴热的传输管，和/或，所述混合器为带伴热的混合器。

3.根据权利要求1所述的用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，其特征在于，所述储液罐和所述汽化室之间连接有所述给料泵和第一流量计，所述给料泵和所述第一流量计连接在所述第一电磁阀的上游位置。

4.根据权利要求3所述的用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，其特征在于，所述给料泵与第一控制器相连接。

5.根据权利要求1所述的用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，其特征在于，用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置还包括有电磁阀控制器，所述电磁阀控制器分别与所述第一电磁阀和所述第二电磁阀相连接。

6.根据权利要求1所述的用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，其特征在于，所述给料泵为低剂量脉冲定量给料泵。

7.根据权利要求1所述的用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，其特征在于，所述气体源和所述混合器之间还连接有第一质量流量计和第一减压阀。

8.根据权利要求1所述的用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，其特征在于，所述混合器和所述热分析仪之间通过第二传输管相连通，所述第二传输管为带伴热传输管。

9.根据权利要求8所述的用于低剂量水蒸气定量发生导入热分析仪的装置，其特征在于，所述第二传输管上连接有第三电磁阀。

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