一种标准气体动态混合仪的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种对有机气体稀释混匀的装置。
【背景技术】
[0002]大气新粒子生成是国际气溶胶研究的热点与难点。大气新粒子生成对大气环境有着重要的影响，并且气溶胶的形成与大气新粒子生成密切相关。因此越来越多的专家学者开始研究大气中新粒子的形成，这包括新粒子的形成机制，新粒子的前体物质。对于成核机理的理解，在实验室模拟、成核模型和外场观测三方面达不到统一。在外场观测方面，主要是不能准确的测量成核速率和粒径增长速率:对于前体物质的不了解，以及低挥发性有机物的难以得出准确的结果
因此在流动管-PSM实验装置，观察有机气体参与大气新粒子生成的过程，并且有助于弄清楚大气新粒子生成中前体物扮演的角色。在实验过程中我们需要将PPbv至pptv浓度级别的气体注入流动管，目前有机气体发生器产生的有机气体浓度在Ippmv远远高于我们真实大气中有机气体浓度，这就需要我们将一已知浓度的有机气体进行稀释混合。
[0003]现行的方法是用缓冲混合的方式，但是这样的混合效率不高，而且低浓度的气体更加难以混合均匀，难以控制进气量。还有采用单级缩孔混合的技术手段，但是这样的混合手段对于大管径混合效果不好。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效对有机气体进行稀释混合的装置。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供了一种标准气体动态混合仪，用以控制进入实验部分的有机气体浓度;包括载气源、有机物发生器、气体混合器;载气源分别通过质量流量控制器与气体混合器和有机物发生器相连;有机物发生器通过单向阀与气体混合器相连；气体混合器为管状，内部垂直于轴向方向平行设有两个多孔板;气体混合器与实验部分相连。
[0006]多孔板的孔径大小为4.5-10微米。两个多孔板之间的距离为8.5cm。
[0007]载气源分别通过质量流量控制器和反馈质量流量控制器与气体混合器相连;有机物发生器通过单向阀与外界相连通。
[0008]标准气体动态混合仪还包括温控系统；载气源与质量流量控制器之间、质量流量控制器与有机物发生器之间通过管道相连;有机物发生器及载气源之间的管道及有机物发生器设于温控系统内。
[0009]其中，温控系统优选水浴。
[0010]气体混合器通过质量流量控制器与实验部分相连。
[0011]气体混合器通过针阀与外界相连通。
[0012]质量流量控制器与气体混合器之间、单向阀与气体混合器之间通过管道相连;气体混合器与实验部分通过管道相连;连接气体混合器两端的管道采用细管结构，管径大小为0.25英寸；气体混合器的内径大小为I英寸，总长为10英寸；两个多孔板之间的距离为8.5cm0
[0013]本发明标准气体动态混合仪还包括一氧化碳去除器;载气源通过一氧化碳去除器后与各质量流量控制器相连。
[0014]本发明相比现有技术具有以下优点:
1.本发明在气体混合器内设置多孔板，可以看作是多个缩孔，在缩孔位置气体压力流速比较大，混合程度更加均匀，相比于使用锥形缩孔，分布板的效率更高混合更快。
[0015]2.本发明利用温控系统控制有机物发生器中有机气体的产生浓度，通过质量流量控制器对高纯载气的通入量进行调节，能有效控制有机气体的稀释浓度。
[0016]3.本发明具有零气(干净的气体)功能，在需要切换零气时，关闭有机物发生器与气体混合器之间的单向阀，将有机物发生器产生的有机气体排向外部，以保证有机气体产生浓度的稳定性，同时通过反馈质量流量控制器补偿有机气体通入关闭引起的流量与压力变化。
[0017]4.利用针阀可将多余的混合气体排放出装置外。
[0018]5.本发明一体式结构便于使用放置，所占空间较小;且稀释效率高，稀释效果好，可以连续的控制目标气体浓度。
【附图说明】
[0019]图1为本发明标准气体动态混合仪的结构示意图；
图2为图1中气体混合器的结构放大图。
[0020]图中，1-质量流量控制器，2-质量流量控制器，3-单向阀，4-质量流量控制器，5-针阀，6-反馈质量流量控制器，7-单向阀，8-载气源，9-一氧化碳去除器，10-有机物发生器，11-气体混合器，12-水浴，13-气体分布板，14-管道。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0022]如图1所示，本发明标准气体动态混合仪包括载气源8、一氧化碳去除器9、有机物发生器10、气体混合器11、水浴12。载气源8产生高纯载气通过一氧化碳去除器9后，分成三路。两路分别通过质量流量控制器2和反馈质量流量器6进入气体混合器10内，另一路通过质量流量控制器进入有机物发生器10的底部，通过载气将有机气体吹带出，在通过单向阀3进入气体混合器11内。气体混合器11出气口分别通过质量流量控制器4和针阀5将混合后的气体通入实验部分和排出装置外部。以上各部件之间均通过管道相连。质量流量控制器I与有机物发生器10之间连接的管道以及有机物发生器10均设于水浴11内，通过控制水浴12的温度，调控有机气体产生的浓度。高纯载气在进入有机物发生器10前，先进入设于水浴12内的管道加热至相同温度之后再进行载带。结合图2，气体混合器11为管状，内部垂直于轴向方向平行设有两个多孔板13，两个多孔板13上设置的多孔的孔径大小为4.5μπι，两个多孔板13之间的间距为为8.5cm，两个多孔板之间形成气体混合腔。两个多孔板位于气体混合器11中部。气体混合器11的总长为10英寸。连接气体混合器两端管道14为细管结构，其管径大小与气体混合器11的管径大小比例为:细管外径为1/4英寸，气体混合器内径为一英寸。细管处流速大，放气/加气影响较小。有机物发生器10出气口处的两个单向阀3、7不能同时开闭:当单向阀3关闭时，单向阀7打开，反馈质量流量控制器6打开(反馈质量流量控制器6与质量流量控制器I流量一致，用于补偿单向阀3关闭时有机气体放空引起的进入气体混合器11部分流量的变化)；单向阀3打开时，单向阀7关闭，反馈质量流量控制器6关闭，进入混合器的气体是已知浓度的有机气体。
[0023]在使用时，首先打开质量流量控制器1、2、4，反馈质量流量控制器6处于关闭状态，单向阀3打开，单向阀7关闭，调节针阀5与质量流量控制器4，使得质量流量控制器4达到实验部分所需流量，针阀5的作用是稳定气压。实验过程中，质量流量控制器I处于一直打开状态，以使有机物发生器10产生的有机气体浓度一定。高纯载体通过一氧化碳去除器后，一部分通过质量流量控制器I进入处于水浴12中的管道，控制温度与有机物发生器10温度一致，然后将有机物发生器10所产生的有机气体(有机气体浓度通过改变水浴12的温度进行调控)通过单向阀3引入气体混合器11中；另一部分通过质量流量控制器2进入气体混合器11中，用于稀释有机气体。载气和有机气体在气体混合器11内混合均匀后，通过质量流量控制器4通入实验部分。当实验过程中需要用零气时，关闭单向阀3，同时打开单向阀7与反馈质量流量控制器6，并且反馈质量流量控制器6的流量等于质量流量控制器I的流量，目的在于补偿关闭单向阀3引起的流量与压力变化。从质量流量控制器4将混合好的有机气体或者零气引入实验部分，多余的混合气体或零气通过针阀5排放出体系。
【主权项】
1.一种标准气体动态混合仪，用以控制进入实验部分的有机气体浓度;其特征在于:包括载气源、有机物发生器、气体混合器;所述载气源分别通过质量流量控制器与气体混合器和有机物发生器相连;所述有机物发生器通过单向阀与气体混合器相连;所述气体混合器为管状，内部垂直于轴向方向平行设有两个多孔板;所述气体混合器与实验部分相连。2.根据权利要求1所述的标准气体动态混合仪，其特征在于:所述多孔板的孔径大小为4.5-10 微米。3.根据权利要求1或2所述的标准气体动态混合仪，其特征在于:所述载气源分别通过质量流量控制器和反馈质量流量控制器与气体混合器相连;所述有机物发生器通过单向阀与外界相连通。4.根据权利要求3所述的标准气体动态混合仪，其特征在于:所述标准气体动态混合仪还包括温控系统;所述载气源与质量流量控制器之间、质量流量控制器与有机物发生器之间通过管道相连;连接有机物发生器及载气源之间的管道及所述有机物发生器设于温控系统内。5.根据权利要求4所述的标准气体动态混合仪，其特征在于:所述温控系统采用水浴。6.根据权利要求1所述的标准气体动态混合仪，其特征在于:所述气体混合器通过质量流量控制器与实验部分相连。7.根据权利要求6所述的标准气体动态混合仪，其特征在于:所述气体混合器通过针阀与外界相连通。8.根据权利要求1所述的标准气体动态混合仪，其特征在于:所述质量流量控制器与气体混合器之间、单向阀与气体混合器之间通过管道相连;气体混合器与实验部分通过管道相连;气体混合器两端的管道采用细管结构，管径大小为0.25英寸;所述气体混合器的内径大小为I英寸;所述气体混合器的总长为10英寸;所述两个多孔板之间的距离为8.5cm。9.根据权利要求1所述的标准气体动态混合仪，其特征在于:所述标准气体动态混合仪还包括一氧化碳去除器;所述载气源通过一氧化碳去除器后与各质量流量控制器相连。
【专利摘要】本发明公开了一种标准气体动态混合仪，用以控制进入实验部分的有机气体浓度；包括载气源、有机物发生器、气体混合器；载气源分别通过质量流量控制器与气体混合器和有机物发生器相连；有机物发生器通过单向阀与气体混合器相连；气体混合器为管状，内部垂直于轴向方向平行设有两个多孔板；气体混合器与实验部分相连。利用本发明装置能有效对有机气体进行稀释混合。
【IPC分类】B01F15/04, B01F3/02, B01F5/06
【公开号】CN105536587
【申请号】CN201510986168
【发明人】余欢, 戴亮
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月25日