专利名称：一种空气处理方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温度、流量等参数可调节的干燥气体供气系统。
背景技术：
环境模拟实验系统，人工气候室，环境试验舱以及综合试验室等均为一类为不同的装置和设备提供模拟真实工作状况的试验环境系统。这些试验环境系统都需要进行处理的空气，而且对于空气的各种具体参数，如温度、湿度、压力、流量以及洁净度等等都有严格的要求。现有技术中还没有温度、流量和压力均可精确调节的供气系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种温度、流量等参数可精确调节的干燥空气供气方法与系统，用于为模拟试验环境提供符合要求的空气。下文中所述气体包括空气。为实现上述目的，本发明的方法方案是一种空气处理方法，该方法包括温度调节处理的步骤将气体分为两路，其中一路为基准气体气路，另一路进入升温单元或制冷单元，经升温单元或制冷单元处理的气体与所述基准气体混合以完成所述温度调节处理。所述空气处理方法还包括在温度调节处理之前进行湿度调节处理由冷干机进行初步除湿和吸附式干燥机进行深度除湿。在温度调节处理之后进行流量调节处理经温度调节处理的气体分为两路，一路进入用于提供处理后气体的供气管路，另一路进入用于调节流量与测量流量的旁通管路；通过调节旁通管路的流量控制与测量供气管路的流量。在温度调节处理的步骤前后均进行减压处理。本发明的系统方案是一种空气处理系统，该系统包括一个温度调节单元，该温度调节单元包括一个用于调节与分配流量的调节阀装置，经所述调节阀装置的气体分为三路，第一路连接加热单元，第二路连连接制冷单元，第三路连接基准气体气路；所述加热单元包括对加热气路中的气体加热的加热装置和一个连通加热气路的高温气体混合容腔，所述制冷单元包括对制冷气路中的气体降温的制冷装置和一个连通制冷气路的低温气体混合容腔；所述基准气体气路中还设有一个用于将基准气体选择通入所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔的选通阀，该选通阀的出口分别连通所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔，所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔的均具有输出气体的出口。所述空气处理系统还包括在分别处于温度调节单元前后的湿度调节单元和流量调节单元。所述空气处理系统还包括压力处理单元，压力处理单元包括在温度调节单元之前的一级减压阀和在温度调节单元之后的二级减压阀。所述加热装置为电加热装置；所述制冷装置为至少两个串联设置的制冷机组。所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔的腔体中设有用于使气体充分混合的至少两级布风板。
所述流量调节单元包括一个流量调节单元入口调节阀，所述流量调节单元入口调节阀的一个出口连接供气管路，另一个出口连接用于调节流量与测量流量的旁通管路。本发明采用不同温度状态空气混合的方法，实现空气温度的精确调节；系统简单，调节方便。
图I是本发明的系统框 图2是本发明的温度调节单元框 图3是一个温度调节单元具体结构图；
图4是流量调节单元结构 图5是高温(低温)气体混合容腔结构 图6是布风板示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。方法实施例 一种空气处理方法，步骤如下a、首先对压缩气体进行干燥处理；b、对干燥处理后的气体进行温度调节处理；所述温度调节处理包括将所述干燥处理后的气体分为两路，其中一路为基准气体，另一路进入升温单元或制冷单元，经升温单元或制冷单元处理的气体与所述基准气体混合以完成所述温度调节处理。C、对温度调节处理后的气体进行流量调节处理；该方法还包括压力调节处理，压力调节处理包括在b步骤前后均进行减压处理。湿度调节处理包括由冷干机进行初步除湿和吸附式干燥机进行深度除湿。流量调节处理包括经温度调节处理的气体分为两路，一路进入用于提供处理后气体的供气管路，另一路进入用于调节流量与测量流量的旁通管路；通过调节旁通管路的流量控制与测量供气管路的流量。在整个调节过程中，气源的供气量保持不变。系统实施例
如图I所示的一种空气处理系统，该系统包括顺次连接的湿度调节单元、温度调节单元和流量调节单元。本发明的温度调节单元如图2所示，包括一个用于调节与分配流量的调节阀装置，经所述调节阀装置的气体分为三路，第一路连接加热单元，第二路连连接制冷单元，第三路连接基准气体气路；所述加热单元包括对加热气路中的气体加热的加热装置和一个连通加热气路的高温气体混合容腔，所述制冷单元包括对制冷气路中的气体降温的制冷装置和一个连通制冷气路的低温气体混合容腔；所述基准气体气路中还设有一个用于将基准气体选择通入所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔的选通阀，该选通阀的出口分别连通所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔,所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔的均具有输出气体的出口。具体的结构如图3所示，包括一个温度调节单元入口调节阀1，以及加热单元和制冷单元；制冷单元包括在处于制冷管路上的至少一个制冷机组和一个低温气体混合容腔，经制冷机组制冷后的气体通入所述低温气体混合容腔；加热单元包括处于加热管路上的第一空气加热器和一个高温气体混合容腔，经第一空气加热器加热的气体通入高温气体混合容腔；温度调节单元入口调节阀I的一个出口分别两路，分别连接制冷管路和加热管路，另一个出口也分为两路，(通过阀8、9)连接低温气体混合容腔和所述高温气体混合容腔；所述低温气体混合容腔或高温气体混合容腔的出口连接到所述流量调节单元入口。本发明的空气处理系统的湿度调节单元具体介绍如下设置两级除湿设备。冷冻干燥机仅能实现气体在_20°C时无露点的除湿能力，而通过增加一级再生吸附干燥机实现气体在_45°C时无露点的指标，可以满足系统设计要求的湿度指标。本发明系统的温度调节单元具体介绍如下温度调控拟采取标准气体和常温气体或者高温气体混合的方法。如图3，主要由温度调节单元入口调节阀1，制冷机组，第一空气加热器，低温气体混合容腔和高温气体混合容腔组成。制冷机组采用三个串联布置的压缩式制冷机，第一级制冷机使空气由Tm降低到10°C ;第二级制冷机使空气由KTC降低到-10°C ;第三级制冷机使空气由-10°C降低到-25°C ;三个制冷机既可单独工作，也可联合工作，所制备的低温气体与基准气体混合获得温度范围为TnT-25°C的气体。空气加热器 可空气温度升高到100°C ;所制备的高温气体与基准气体混合获得温度范围为TnTlOOt^A气体。低温和高温气体混合容腔可以实现气体温度的精确调节,低温气体混合容腔的气体来自制冷机组和基准气体，高温气体混合容腔的气体来自空气加热器和基准气体。由能量守恒与质量守恒方程，根据供气流量Qm、温度T要求，计算出混合时两种已知温度的气体质量流量，这两种气体按照计算出的质量流量比在混合容腔内混合，可实现供气流量Qm、温度T要求。本发明系统的压力调节单元主要由两级减压阀和精密减压阀组成。第一级安装在湿度调节单元之后，第二级安装在温度调节单元之后，精密减压阀则安装在进入模拟舱之前。所以不仅在温度调节处理的步骤前后均进行减压处理，而且在可以进入模拟舱之前再次进行减压处理，该单元的主要功能是精确调节系统的沿程气体压力和最终的使用压力。本发明系统的流量调节单元由流量调节单元入口调节阀(三通调节阀)14和旁通管路组成。由于系统要求进入模拟舱的气体流量分四级，对应每一级有一个最大流量，为了实现每一级流量的连续可调，设置流量调节阀和旁通管路。流量调节阀可以直接调节系统的流量大小，但是为了能够对流量精确控制，流量调节阀只承担每一级最大流量的调节，由旁通管路中设置的三根旁通管道释放不同流量的气体，最终获得精确的供气流量，气体流量从而达到每一级流量的连续可调。由图4可知，旁通管路由一个三通调节阀14、第二空气加热器、消音阀和三个流量计组成。三通调节阀14是一种分流式的调节阀，实现气体流量在供气管路和旁通管路上的精确分配。但是由于流量计的测量范围难以从O流量开始计量，因此为了实现系统要求的一级0 20kg/h流量范围，特别设计了旁通管路，并通过测量旁通管路上的流量来实现供气管路的较低流量测量，旁通管路上的流量计(计量的气体流量为体积流量，系统要求的质量流量可以换算到体积流量)的量程范围应大于系统要求的最大流量。在管路上设置了空气加热器，把低温气体加热到环境温度之后，排出管道，防止腐蚀管路，另外设置了消音阀，降低系统噪音。三根旁通管路中两个有流量传感器的管路为测量管路，这两个流量传感器的流量测量范围分别对应四级流量中的前后两级，其中无流量传感器的一段管路是保护流量传感器设置的，在测量前先打开无流量传感器的管路，再逐渐打开测量管路，防止气流冲击损坏流量传感器，一旦测量开始，再逐渐关闭无流量传感器的管路。为了实现气体调节系统的气体温度、湿度、压力和流量的自动调节，需要通过检测单元完成系统要求控制的参数的在线检测。系统主要依靠检测单元采集温度、压力和流量信号，测试信号采集完毕后，送入计算机控制系统，完成在线监测，通过计算机的分析，输出控制信号操纵执行器，实现系统各单元环节之间的闭环调节，从而实现压力、温度、流量的自动控制。系统中的检测单元包括系统中设置各种温度、压力、流量传感器等，如图I中，温度调节单元前后的温度传感器A、压力传感器A、流量传感器A和温度传感器B、压力传感器B，流量调节单元之后的稳定传感器C、压力传感器C、流量传感器B ;图3温度调节单元中流量计2，各制冷机组、两混合容腔上的流量测量传感器；图4供气管路、旁通管路中的流量测量传感器。系统的测控系统采用计算机测控系统，主要基于PC机、PLC及扩展模块和辅助电路等外围设备，完成系统气体温度、压力、流量的信号采集、处理及实时控制。关于测控系统，可采用现有技术中成熟的测控系统，所以在此不再赘述。如图5所示为高温(低温)气体混合容腔，20,30,40为三级错位布风板。空气在需要混合时，分别从两个进风口进入混合容腔，由于进入的是高压空气，经过三级布风板的充 分混合后可以达到要求。图6为图5中布风板的结构图，三级布风板开孔率较大，且它们的孔的轴线不重合，可以将两种不同温度的高压气体充分混合。下面介绍一个具体的例子，
气体流量20kg/h，用户要求温度从-25°C _100°C连续变化。空压机提供稳定的压缩气体，压缩气体经过冷干机的初步和吸附式干燥机的深度除湿后，再经过流量和压力的粗调节后在阀门I处分为两路，一路为气体的混合提供基准气体，另一路经过流量计后再次分成两路，一路气体进入制冷机组实现气体的降温，一路气体进入空气加热器实现气体的升温；当用户需要_25°C—Tm的气体时，关闭阀门10，打开阀门4，使气体进入制冷机组中，启动第一级制冷机组，将气体降温到10°C;由检测系统发现不满足用户要求，启动第二级制冷装置，将温度降到-io°c;同样不能满足要求，启动第三级制冷装置，将温度降至_25°C .从制冷机组中出来的流量为Qm的气体与流量为Qm’的基准气体混合得到所需温度的气体，气体在二级精密减压阀处进行压力的终调节，经过调压的气体通过旁通管路，由设置的三根旁通管道释放不同流量的气体，间接获得精确的供气流量；当用户需要-Tm°C — 100°C的气体时，关闭阀门4，打开阀门10使气体进入空气加热器中将气体加热至100°C，从第一空气加热器中出来的流量为Qm”的气体与流量为Qm”’的基准气体在高温混合容腔内混合得到所需的气体，气体在二级精密减压阀处进行压力的终调节，经过调压的气体通过旁通管路，由设置的三根旁通管道释放不同流量的气体，间接获得精确的供气流量。
权利要求
1.一种空气处理方法，其特征在于，该方法包括温度调节处理的步骤将气体分为两路，其中一路为基准气体气路，另一路进入升温单元或制冷单元，经升温单元或制冷单元处理的气体与所述基准气体混合以完成所述温度调节处理。
2.根据权利要求I所述的一种空气处理方法，其特征在于，所述空气处理方法还包括在温度调节处理之前进行湿度调节处理由冷干机进行初步除湿和吸附式干燥机进行深度除湿。
3.根据权利要求2所述的一种空气处理方法，其特征在于，在温度调节处理之后进行流量调节处理经温度调节处理的气体分为两路，一路进入用于提供处理后气体的供气管路，另一路进入用于调节流量与测量流量的旁通管路；通过调节旁通管路的流量控制与测量供气管路的流量。
4.根据权利要求I所述的一种空气处理方法，其特征在于，在温度调节处理的步骤前后均进行减压处理。
5.一种空气处理系统，其特征在于，该系统包括一个温度调节单元，该温度调节单元包括一个用于调节与分配流量的调节阀装置，经所述调节阀装置的气体分为三路，第一路连接加热单元，第二路连连接制冷单元，第三路连接基准气体气路；所述加热单元包括对加热气路中的气体加热的加热装置和一个连通加热气路的高温气体混合容腔，所述制冷单元包括对制冷气路中的气体降温的制冷装置和一个连通制冷气路的低温气体混合容腔；所述基准气体气路中还设有一个用于将基准气体选择通入所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔的选通阀，该选通阀的出口分别连通所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔，所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔的均具有输出气体的出口。
6.根据权利要求5所述的一种空气处理系统，其特征在于，所述空气处理系统还包括在分别处于温度调节单元前后的湿度调节单元和流量调节单元。
7.根据权利要求6所述的一种空气处理系统，其特征在于，所述空气处理系统还包括压力处理单元，压力处理单元包括在温度调节单元之前的一级减压阀和在温度调节单元之后的二级减压阀。
8.根据权利要求5或6或7所述的一种空气处理系统，其特征在于；所述加热装置为电加热装置；所述制冷装置为至少两个串联设置的制冷机组。
9.根据权利要求6所述的一种空气处理系统，其特征在于，所述低温气体混合容腔和高温气体混合容腔的腔体中设有用于使气体充分混合的至少两级布风板。
10.根据权利要求6所述的一种空气处理系统，其特征在于，所述流量调节单元包括一个流量调节单元入口调节阀，所述流量调节单元入口调节阀的一个出口连接供气管路，另一个出口连接用于调节流量与测量流量的旁通管路。
全文摘要
本发明的目的是提供一种空气处理方法与系统，将气体分为两路，其中一路为基准气体气路，另一路进入升温单元或制冷单元，经升温单元或制冷单元处理的气体与所述基准气体混合以完成所述温度调节处理。本发明采用不同温度状态空气混合的方法，实现空气温度的精确调节；系统简单，调节方便。
文档编号F24F5/00GK102679491SQ20121000705
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者朱万鹏, 梁坤峰, 芮胜军, 董彬, 高春艳 申请人:河南科技大学