一種可控溫真空脫附性能測試系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種吸附劑脫附性能測試系統(tǒng)，其主要技術特征在于能夠連續(xù)測量真空環(huán)境下吸附材料在給定溫度下的動態(tài)脫附特性。該項實用新型屬于吸附制冷技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著人類生活水平的不斷提高，人們對環(huán)境的舒適度要求越來越高，空調已逐漸成為一種必備的家用電器。然而，傳統(tǒng)的制冷空調設備由于對氟利昂類制冷劑的使用以及對電能的消耗，成為導致當前環(huán)境與能源問題的重要因素。因此，開發(fā)對臭氧層無損耗、無溫室效應，且可以利用低品位能源作為動力的節(jié)能環(huán)保型的制冷空調設備，是制冷空調領域研宄的重要課題。吸附式制冷技術由于能夠利用太陽能、工業(yè)余熱等低品位熱源作為驅動力，并能夠使用環(huán)境友好型制冷劑以避免對自然環(huán)境的破壞，因此，作為一種綠色制冷技術，吸附式制冷被認為具有良好的應用前景。
[0003]在吸附式制冷系統(tǒng)中，工質對的吸附脫附特性對系統(tǒng)的制冷系數(shù)、設備尺寸及應用場合等影響頗大，從根本上決定著系統(tǒng)的性能和結構。因此，創(chuàng)建一種操作簡單、測試精度較高的吸附-脫附性能測試裝置對吸附式制冷技術的研宄非常重要。在實際吸附制冷系統(tǒng)中，多數(shù)吸附劑的脫附過程發(fā)生在高溫真空環(huán)境中，而目前市面上還沒有一種專門用來測試吸附劑脫附性能的裝置，因此，開發(fā)一種能夠模擬實際環(huán)境的吸附劑脫附性能測試系統(tǒng)具有重要意義。
【實用新型內容】
[0004]針對現(xiàn)有技術的空白，本實用新型旨在提出一種可控溫真空脫附性能測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以測試吸附劑在不同溫度不同真空度下的脫附特性，解決了在高溫真空環(huán)境中連續(xù)測量質量變化的難題，該系統(tǒng)結構簡單，操作方便，精度較高。
[0005]本實用新型采取將真空干燥箱與石英天平稱重相組合的技術方案。其中可控溫真空測試系統(tǒng)中由真空泵1、干燥塔3、干燥箱5組成。在干燥塔中放置干燥劑4，當利用真空泵對干燥箱抽真空時，干燥塔內的干燥劑可以吸收干燥箱內的水蒸氣，防止其對真空泵產(chǎn)生破壞。干燥箱具有耐高溫金屬外殼，正面左側上部裝有真空表6和放氣旋鈕7，左側中部有溫度控制面板8，左側下部有真空閥開關9和電源開關10，右側是箱體空間，右側前部是帶有雙層耐高溫透視玻璃的開關門11。干燥箱內放置一臺適用于高溫真空環(huán)境的自制石英天平秤12。由于吸附劑具有低溫下吸附、高溫下脫附的性質，因此要實現(xiàn)脫附過程中質量變化的精確測量，必須使用耐高溫的秤重裝置。普通的電子稱由于內部具有傳感器和放大電路等精密元件，無法實現(xiàn)高溫下測量，而機械托盤天平測重過程需人為加減砝碼，在干燥箱這個真空封閉空間亦無法使用。利用石英玻璃耐高溫的特點，該石英天平秤可滿足600°C高溫下測量條件，并且能夠通過干燥箱的透視玻璃來觀察到天平秤讀數(shù)變化，無需人為加減砝碼，實現(xiàn)在真空環(huán)境下連續(xù)稱量。
[0006]該石英天平秤包括底座14、支撐柱15、秤桿16、后側懸臂17，前側懸臂指針18，懸臂平衡架19，刻度盤24。秤桿兩端有兩個掛鉤2021，左端懸掛裝有吸附飽和的吸附劑的篩子22，篩子底部的篩孔有利于吸附劑實現(xiàn)雙面?zhèn)髻|，右端掛鉤懸掛與左端相同質量的砝碼23，平衡時，天平前側懸臂指針在O刻度處，隨著脫附進行，左側質量減少，天平秤前側懸臂指針發(fā)生傾斜，脫附質量與指針所指刻度對應。
[0007]該天平秤的測試精度為0.125g，量程為Sg，篩子質量llg，測試吸附劑質量19g左右。
[0008]另外，為保證隔著干燥箱雙層玻璃門能夠準確地讀出天平秤示數(shù)，將石英天平秤底座下端倒置一個不銹鋼圓形底盤13。
[0009]本測量系統(tǒng)工作過程如下:通過干燥箱的溫度控制面板8首先設定干燥箱的溫度，待干燥箱內電加熱絲將干燥箱空間加熱到設定溫度后，打開箱門快速將裝有吸附劑的篩子22和相同質量的砝碼23分別放在石英天平秤的左右掛鉤上，關閉箱門，打開干燥箱的真空閥開關9，利用真空泵I對干燥箱內工作空間抽真空，待真空度達到設定值，關閉真空閥開關9和真空泵I。每隔一定時間記錄石英天平秤示數(shù)、干燥箱真空度及溫度。
[0010]總體而言，本實用新型的主要特色是:可以對脫附環(huán)境的溫度、真空度實現(xiàn)有效控制；實現(xiàn)在高溫真空封閉環(huán)境下對吸附劑脫附過程中質量變化的準確測量。該系統(tǒng)結構簡單，操作方便，測試精度較高。
【附圖說明】
[0011]圖1可控溫真空脫附性能測試系統(tǒng)示意圖；
[0012]圖2自制石英天平秤示意圖；
[0013]圖3盛放測試樣品的不銹鋼空篩子示意圖；
[0014]圖4在設定工況下，溫度、真空度、脫附百分比的逐時變化；
[0015]圖5真空度為0.09mPa，不同溫度下ZSM-5沸石分子篩的逐時脫附曲線；
[0016]圖6溫度為60°C，不同真空度下ZSM-5沸石分子篩的逐時脫附曲線；
[0017]圖7不同材料的脫附曲線對比；
[0018]圖中1.真空泵，2.鐵架臺，3.干燥塔，4.干燥劑，5.干燥箱，6.真空表，7.放氣閥，
8.溫度控制面板，9.真空閥，10.干燥箱電源開關，11.帶雙層玻璃窗的開關門，12.石英天平秤，13.不銹鋼座墊，14.天平底座，15.支撐柱，16.秤桿，17.后側懸臂，18.前側懸臂指針，19.懸臂平衡架，20.左掛鉤，21.右掛鉤，22.試樣篩子，23.砝碼，24.刻度盤，25.篩子底面，26.篩子側壁，27.篩子掛鉤。
【具體實施方式】
[0019]為了更清楚了解本實用新型的意義，以下結合附圖及實施例子，對本實用新型的應用進行進一步說明。裝置的應用并不只限于此處所描述的具體實施例。此外，下面所描述的各個實施方式中所涉及到的技術特征，只要彼此之間不沖突就可以相互組合。
[0020]本實用新型具體實施例1中，設定溫度為60°C，設定真空度為0.09mPa，測試材料為ZSM-5沸石分子篩。測試目的在于考察脫附過程中溫度、真空度、脫附百分比隨時間的變化過程，見圖4。
[0021]在具體實施例2中，設定真空度為0.09mPa，設定溫度分別為30°C、60°C、90°C、120°C、150°C，測試材料為ZSM-5沸石分子篩，旨在考察溫度對吸附劑脫附效果的影響，測試結果見圖5。
[0022]在具體實施例3中，設定溫度為60°C，設定真空度分別為0.06mPa、0.07mPa、0.08mPa、0.09mPa，測試材料為ZSM-5沸石分子篩，旨在考察真空度對脫附效果的影響，測試結果見圖6。
[0023]本實用新型具體實施例4中，設定溫度為60°C，設定真空度為0.09mPa,測試材料分別為ZSM-5沸石分子篩、變色硅膠、5A沸石分子篩、SAPO-34沸石分子篩，旨在考察同樣環(huán)境下吸附劑種類對脫附效果的影響，其對比圖見圖7。
[0024]實施例1
[0025]通過干燥箱的溫度控制面板(8)將干燥箱(5)的溫度設定為60°C，然后接通加熱器。待干燥箱內溫度從室溫升高到60°C后，打開箱門快速將總重為30g的裝有ZSM-5沸石的篩子(22)和30g砝碼(23)分別放在石英天平秤(12)的左右掛鉤上，關閉箱門。打開干燥箱的真空閥(9)開關，利用真空泵(I)對干燥箱內工作空間抽真空。當真空度達到0.09mPa時，關閉真空閥(9)和真空泵(I)。每間隔一定時間記錄石英天平秤示數(shù)、干燥箱真空度及溫度。由于實驗初始階段脫附速度較快，因此讀數(shù)間隔時間設為3分鐘。隨著實驗的進行，脫附速度減慢，間隔時間適當延長。圖4為上述設定工況下，溫度、真空度、脫附百分比隨時間的變化關系。從圖中可以看出，在實驗初期，溫度會經(jīng)過一定的波動，這主要是因為實驗在開始時打開干燥箱門(11)，放入吸附材料和砝碼所造成的干擾所致。隨著實驗的進行，干燥箱內溫度將逐漸趨于穩(wěn)定。隨著水蒸氣從ZSM-5沸石分子篩中逐漸脫附出來，箱內真空度會略有降低，但降低幅度很小，仍然能夠滿足實驗要求。
[0026]實施例2
[0027]采用類似實例I的實驗方法，設定真空度為0.09mpa,但溫度依次設定為30°C、60 °C、90 °C、120 °C、150 °C。測試材料為ZSM-5沸石分子篩，測試結果見圖5，從圖5可以看出，溫度對ZSM-5沸石分子篩的脫附過程具有重要影響，隨著溫度升高，脫附速度變快，平衡脫附百分比增大。
[0028]實施例3
[0029]采用類似實例I的實驗方法，設定溫度為60°C不變，依次設定真空度為0.06mPa、
0.07mPa、0.08mPa、0.09mPa?？疾靿毫γ摳剿俣鹊挠绊?。測試材料為ZSM-5沸石分子篩，測試結果見圖6，從圖6可以看出，真空度對ZSM-5沸石分子篩的脫附過程也有一定影響，整體上真空度越大，脫附效果越好。但是，相對于溫度的作用而言，真空度對脫附率的影響較小。
[0030]實施例4
[0031]采用類似實例I的實驗方法，設定溫度為60°C，設定真空度為0.09mPa，測試材料分別為ZSM-5沸石分子篩、變色娃膠、5A沸石分子篩和SAPO-34沸石分子篩，測試結果見圖7。從圖7可以看出，不同材料在相同條件下具有不同的脫附能力，并且變化的規(guī)律性明顯。這也從另一個角度表明本實用新型的測試裝置的可靠性。
【主權項】
1.一種可控溫真空脫附性能測試系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括用硬質橡皮管依次連接的真空泵(I)、干燥塔(3)、干燥箱(5);干燥塔內有干燥劑(4)，干燥箱具有耐高溫金屬外殼、真空表(6)、放氣旋鈕(7)、溫度控制面板(8)、真空閥開關(9)、電源開關(10)、箱體空間、帶有雙層耐高溫透視玻璃的開關門(11);在干燥箱內放有適用于高溫真空環(huán)境的石英天平秤(12); 所述石英天平秤包括底座(14)、支撐柱(15)、秤桿(16)、左掛鉤(20)、右掛鉤(21)、后側懸臂(17)、前側懸臂指針(18)、懸臂平衡架(19)、刻度盤(24)，左右掛鉤分別懸掛裝有吸附劑的篩子(22)和與其等質量的砝碼(23);當吸附劑發(fā)生脫附從而質量減少時，石英天平前側懸臂指針發(fā)生偏轉，偏轉刻度對應吸附劑的脫附質量。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種可控溫真空脫附性能測試系統(tǒng)，其特征在于:選用盛放吸附劑的容器為不銹鋼篩子，此篩子包括掛鉤(27)、側壁(26)和帶篩孔的底座(25)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種可控溫真空脫附性能測試系統(tǒng)，其特征在于，石英天平秤底座下端倒置一個不銹鋼圓形底盤(13)。
【專利摘要】一種可控溫真空脫附性能測試系統(tǒng)，屬于吸附制冷領域。該系統(tǒng)包括用橡膠管依次連接的真空泵、干燥塔、干燥箱。干燥塔內有干燥劑，干燥箱具有耐高溫金屬外殼、真空表、放氣旋鈕、溫度控制面板、真空閥開關、電源開關、箱體空間、帶有雙層耐高溫透視玻璃的開關門。在干燥箱內放有適用于高溫真空環(huán)境的石英天平秤,用以連續(xù)測量吸附劑在脫附過程中的質量變化。該天平包括底座、支撐柱、秤桿、左掛鉤、右掛鉤、后側懸臂、前側懸臂指針、懸臂平衡架、刻度盤。左右掛鉤分別懸掛裝有吸附劑的篩子和相應的砝碼。該系統(tǒng)可以對脫附環(huán)境的溫度、壓力實現(xiàn)有效控制，從而對真空封閉環(huán)境下吸附劑脫附過程進行動態(tài)監(jiān)測，系統(tǒng)結構簡單，操作方便，測試精度較高。
【IPC分類】G01N5-00
【公開號】CN204374021
【申請?zhí)枴緾N201520033714
【發(fā)明人】苑中顯, 辛鳳, 王文超, 杜春旭
【申請人】北京工業(yè)大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月18日