一種標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種對有機(jī)氣體稀釋混勻的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣新粒子生成是國際氣溶膠研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。大氣新粒子生成對大氣環(huán)境有著重要的影響，并且氣溶膠的形成與大氣新粒子生成密切相關(guān)。因此越來越多的專家學(xué)者開始研究大氣中新粒子的形成，這包括新粒子的形成機(jī)制，新粒子的前體物質(zhì)。對于成核機(jī)理的理解，在實(shí)驗(yàn)室模擬、成核模型和外場觀測三方面達(dá)不到統(tǒng)一。在外場觀測方面，主要是不能準(zhǔn)確的測量成核速率和粒徑增長速率:對于前體物質(zhì)的不了解，以及低揮發(fā)性有機(jī)物的難以得出準(zhǔn)確的結(jié)果
因此在流動管-PSM實(shí)驗(yàn)裝置，觀察有機(jī)氣體參與大氣新粒子生成的過程，并且有助于弄清楚大氣新粒子生成中前體物扮演的角色。在實(shí)驗(yàn)過程中我們需要將PPbv至pptv濃度級別的氣體注入流動管，目前有機(jī)氣體發(fā)生器產(chǎn)生的有機(jī)氣體濃度在Ippmv遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我們真實(shí)大氣中有機(jī)氣體濃度，這就需要我們將一已知濃度的有機(jī)氣體進(jìn)行稀釋混合。
[0003]現(xiàn)行的方法是用緩沖混合的方式，但是這樣的混合效率不高，而且低濃度的氣體更加難以混合均勻，難以控制進(jìn)氣量。還有采用單級縮孔混合的技術(shù)手段，但是這樣的混合手段對于大管徑混合效果不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種能有效對有機(jī)氣體進(jìn)行稀釋混合的裝置。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，用以控制進(jìn)入實(shí)驗(yàn)部分的有機(jī)氣體濃度;包括載氣源、有機(jī)物發(fā)生器、氣體混合器;載氣源分別通過質(zhì)量流量控制器與氣體混合器和有機(jī)物發(fā)生器相連;有機(jī)物發(fā)生器通過單向閥與氣體混合器相連；氣體混合器為管狀，內(nèi)部垂直于軸向方向平行設(shè)有兩個多孔板;氣體混合器與實(shí)驗(yàn)部分相連。
[0006]多孔板的孔徑大小為4.5-10微米。兩個多孔板之間的距離為8.5cm。
[0007]載氣源分別通過質(zhì)量流量控制器和反饋質(zhì)量流量控制器與氣體混合器相連;有機(jī)物發(fā)生器通過單向閥與外界相連通。
[0008]標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀還包括溫控系統(tǒng)；載氣源與質(zhì)量流量控制器之間、質(zhì)量流量控制器與有機(jī)物發(fā)生器之間通過管道相連;有機(jī)物發(fā)生器及載氣源之間的管道及有機(jī)物發(fā)生器設(shè)于溫控系統(tǒng)內(nèi)。
[0009]其中，溫控系統(tǒng)優(yōu)選水浴。
[0010]氣體混合器通過質(zhì)量流量控制器與實(shí)驗(yàn)部分相連。
[0011]氣體混合器通過針閥與外界相連通。
[0012]質(zhì)量流量控制器與氣體混合器之間、單向閥與氣體混合器之間通過管道相連;氣體混合器與實(shí)驗(yàn)部分通過管道相連;連接氣體混合器兩端的管道采用細(xì)管結(jié)構(gòu)，管徑大小為0.25英寸；氣體混合器的內(nèi)徑大小為I英寸，總長為10英寸；兩個多孔板之間的距離為8.5cm0
[0013]本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀還包括一氧化碳去除器;載氣源通過一氧化碳去除器后與各質(zhì)量流量控制器相連。
[0014]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明在氣體混合器內(nèi)設(shè)置多孔板，可以看作是多個縮孔，在縮孔位置氣體壓力流速比較大，混合程度更加均勻，相比于使用錐形縮孔，分布板的效率更高混合更快。
[0015]2.本發(fā)明利用溫控系統(tǒng)控制有機(jī)物發(fā)生器中有機(jī)氣體的產(chǎn)生濃度，通過質(zhì)量流量控制器對高純載氣的通入量進(jìn)行調(diào)節(jié)，能有效控制有機(jī)氣體的稀釋濃度。
[0016]3.本發(fā)明具有零氣(干凈的氣體)功能，在需要切換零氣時，關(guān)閉有機(jī)物發(fā)生器與氣體混合器之間的單向閥，將有機(jī)物發(fā)生器產(chǎn)生的有機(jī)氣體排向外部，以保證有機(jī)氣體產(chǎn)生濃度的穩(wěn)定性，同時通過反饋質(zhì)量流量控制器補(bǔ)償有機(jī)氣體通入關(guān)閉引起的流量與壓力變化。
[0017]4.利用針閥可將多余的混合氣體排放出裝置外。
[0018]5.本發(fā)明一體式結(jié)構(gòu)便于使用放置，所占空間較小;且稀釋效率高，稀釋效果好，可以連續(xù)的控制目標(biāo)氣體濃度。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中氣體混合器的結(jié)構(gòu)放大圖。
[0020]圖中，1-質(zhì)量流量控制器，2-質(zhì)量流量控制器，3-單向閥，4-質(zhì)量流量控制器，5-針閥，6-反饋質(zhì)量流量控制器，7-單向閥，8-載氣源，9-一氧化碳去除器，10-有機(jī)物發(fā)生器，11-氣體混合器，12-水浴，13-氣體分布板，14-管道。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀包括載氣源8、一氧化碳去除器9、有機(jī)物發(fā)生器10、氣體混合器11、水浴12。載氣源8產(chǎn)生高純載氣通過一氧化碳去除器9后，分成三路。兩路分別通過質(zhì)量流量控制器2和反饋質(zhì)量流量器6進(jìn)入氣體混合器10內(nèi)，另一路通過質(zhì)量流量控制器進(jìn)入有機(jī)物發(fā)生器10的底部，通過載氣將有機(jī)氣體吹帶出，在通過單向閥3進(jìn)入氣體混合器11內(nèi)。氣體混合器11出氣口分別通過質(zhì)量流量控制器4和針閥5將混合后的氣體通入實(shí)驗(yàn)部分和排出裝置外部。以上各部件之間均通過管道相連。質(zhì)量流量控制器I與有機(jī)物發(fā)生器10之間連接的管道以及有機(jī)物發(fā)生器10均設(shè)于水浴11內(nèi)，通過控制水浴12的溫度，調(diào)控有機(jī)氣體產(chǎn)生的濃度。高純載氣在進(jìn)入有機(jī)物發(fā)生器10前，先進(jìn)入設(shè)于水浴12內(nèi)的管道加熱至相同溫度之后再進(jìn)行載帶。結(jié)合圖2，氣體混合器11為管狀，內(nèi)部垂直于軸向方向平行設(shè)有兩個多孔板13，兩個多孔板13上設(shè)置的多孔的孔徑大小為4.5μπι，兩個多孔板13之間的間距為為8.5cm，兩個多孔板之間形成氣體混合腔。兩個多孔板位于氣體混合器11中部。氣體混合器11的總長為10英寸。連接氣體混合器兩端管道14為細(xì)管結(jié)構(gòu)，其管徑大小與氣體混合器11的管徑大小比例為:細(xì)管外徑為1/4英寸，氣體混合器內(nèi)徑為一英寸。細(xì)管處流速大，放氣/加氣影響較小。有機(jī)物發(fā)生器10出氣口處的兩個單向閥3、7不能同時開閉:當(dāng)單向閥3關(guān)閉時，單向閥7打開，反饋質(zhì)量流量控制器6打開(反饋質(zhì)量流量控制器6與質(zhì)量流量控制器I流量一致，用于補(bǔ)償單向閥3關(guān)閉時有機(jī)氣體放空引起的進(jìn)入氣體混合器11部分流量的變化)；單向閥3打開時，單向閥7關(guān)閉，反饋質(zhì)量流量控制器6關(guān)閉，進(jìn)入混合器的氣體是已知濃度的有機(jī)氣體。
[0023]在使用時，首先打開質(zhì)量流量控制器1、2、4，反饋質(zhì)量流量控制器6處于關(guān)閉狀態(tài)，單向閥3打開，單向閥7關(guān)閉，調(diào)節(jié)針閥5與質(zhì)量流量控制器4，使得質(zhì)量流量控制器4達(dá)到實(shí)驗(yàn)部分所需流量，針閥5的作用是穩(wěn)定氣壓。實(shí)驗(yàn)過程中，質(zhì)量流量控制器I處于一直打開狀態(tài)，以使有機(jī)物發(fā)生器10產(chǎn)生的有機(jī)氣體濃度一定。高純載體通過一氧化碳去除器后，一部分通過質(zhì)量流量控制器I進(jìn)入處于水浴12中的管道，控制溫度與有機(jī)物發(fā)生器10溫度一致，然后將有機(jī)物發(fā)生器10所產(chǎn)生的有機(jī)氣體(有機(jī)氣體濃度通過改變水浴12的溫度進(jìn)行調(diào)控)通過單向閥3引入氣體混合器11中；另一部分通過質(zhì)量流量控制器2進(jìn)入氣體混合器11中，用于稀釋有機(jī)氣體。載氣和有機(jī)氣體在氣體混合器11內(nèi)混合均勻后，通過質(zhì)量流量控制器4通入實(shí)驗(yàn)部分。當(dāng)實(shí)驗(yàn)過程中需要用零氣時，關(guān)閉單向閥3，同時打開單向閥7與反饋質(zhì)量流量控制器6，并且反饋質(zhì)量流量控制器6的流量等于質(zhì)量流量控制器I的流量，目的在于補(bǔ)償關(guān)閉單向閥3引起的流量與壓力變化。從質(zhì)量流量控制器4將混合好的有機(jī)氣體或者零氣引入實(shí)驗(yàn)部分，多余的混合氣體或零氣通過針閥5排放出體系。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，用以控制進(jìn)入實(shí)驗(yàn)部分的有機(jī)氣體濃度;其特征在于:包括載氣源、有機(jī)物發(fā)生器、氣體混合器;所述載氣源分別通過質(zhì)量流量控制器與氣體混合器和有機(jī)物發(fā)生器相連;所述有機(jī)物發(fā)生器通過單向閥與氣體混合器相連;所述氣體混合器為管狀，內(nèi)部垂直于軸向方向平行設(shè)有兩個多孔板;所述氣體混合器與實(shí)驗(yàn)部分相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，其特征在于:所述多孔板的孔徑大小為4.5-10 微米。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，其特征在于:所述載氣源分別通過質(zhì)量流量控制器和反饋質(zhì)量流量控制器與氣體混合器相連;所述有機(jī)物發(fā)生器通過單向閥與外界相連通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，其特征在于:所述標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀還包括溫控系統(tǒng);所述載氣源與質(zhì)量流量控制器之間、質(zhì)量流量控制器與有機(jī)物發(fā)生器之間通過管道相連;連接有機(jī)物發(fā)生器及載氣源之間的管道及所述有機(jī)物發(fā)生器設(shè)于溫控系統(tǒng)內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，其特征在于:所述溫控系統(tǒng)采用水浴。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，其特征在于:所述氣體混合器通過質(zhì)量流量控制器與實(shí)驗(yàn)部分相連。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，其特征在于:所述氣體混合器通過針閥與外界相連通。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，其特征在于:所述質(zhì)量流量控制器與氣體混合器之間、單向閥與氣體混合器之間通過管道相連;氣體混合器與實(shí)驗(yàn)部分通過管道相連;氣體混合器兩端的管道采用細(xì)管結(jié)構(gòu)，管徑大小為0.25英寸;所述氣體混合器的內(nèi)徑大小為I英寸;所述氣體混合器的總長為10英寸;所述兩個多孔板之間的距離為8.5cm。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，其特征在于:所述標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀還包括一氧化碳去除器;所述載氣源通過一氧化碳去除器后與各質(zhì)量流量控制器相連。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種標(biāo)準(zhǔn)氣體動態(tài)混合儀，用以控制進(jìn)入實(shí)驗(yàn)部分的有機(jī)氣體濃度；包括載氣源、有機(jī)物發(fā)生器、氣體混合器；載氣源分別通過質(zhì)量流量控制器與氣體混合器和有機(jī)物發(fā)生器相連；有機(jī)物發(fā)生器通過單向閥與氣體混合器相連；氣體混合器為管狀，內(nèi)部垂直于軸向方向平行設(shè)有兩個多孔板；氣體混合器與實(shí)驗(yàn)部分相連。利用本發(fā)明裝置能有效對有機(jī)氣體進(jìn)行稀釋混合。
【IPC分類】B01F15/04, B01F3/02, B01F5/06
【公開號】CN105536587
【申請?zhí)枴緾N201510986168
【發(fā)明人】余歡, 戴亮
【申請人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月25日