一种自动低温冷阱除水系统的制作方法

1.本申请涉及冷阱除水技术领域，尤其涉及一种自动低温冷阱除水系统。


背景技术：

2.现有技术对大气中的温室气体进行检测时，一般通过专门的气体监测系统对大气中的温室气体进行监测，通过该监测系统即可对温室气体组分和含量进行精确的掌握。然而，由于待监测的温室气体中含有一定量的水分，水分的存在影响气体的检测准确性。因此，在进行气体监测之前，需要对温室气体进行除水处理，使得被检测气体为干燥气，提高检测值的精准度。
3.通常采用美国fts超低温冷阱方式对大气中温室气体进行除水处理，该方式为冷阱管置于
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50℃酒精不锈钢桶内，气体经过低温低压冷阱管时，水凝结在冷阱管内，达到除水的效果。但是冷阱管使用较长时间后，冷阱管内壁上会累积很多的冰，将影响冷阱管内气体的通过量，因此需要人工手动更换冷阱管，导致人工成本增加。除此之外，由于更换冷阱管时会使原来气路断开，影响检测的连续性，并且会对气路造成污染。


技术实现要素：

4.本申请提供了一种自动低温冷阱除水系统，包括两组独立除水系统；每一组除水系统均包括中温级制冷循环系统、低温级制冷循环系统和低温液精密控温循环系统；中温级制冷循环系统与低温级制冷循环系统分别连接在中间换热器的两根换热管上，且低温级制冷循环系统与低温液精密控温循环系统分别连接在低温换热管的两根换热管上；中温级制冷循环系统通过中间换热器为低温级制冷循环系统提供中温环境，且低温级制冷循环系统通过低温换热器为低温液精密控温循环系统提供低温环境。
5.如上所述的自动低温冷阱除水系统，其中，中温级制冷循环系统包括依次连接的中温压缩机、风冷散热器、过滤器和节流阀，中温压缩机的一端连接风冷散热器，另一端连接中间换热器的第一换热管的一端，且中间换热器该第一换热管的另一端连接节流阀；在靠近风冷散热器的位置放置散热风机，风冷散热器在散热风机的作用下散热。
6.如上所述的自动低温冷阱除水系统，其中，中间换热器的第二换热管连接低温级制冷循环系统；具体地，低温级制冷循环系统包括低温压缩机、自动泄压阀、膨胀罐和过滤器，自动泄压阀与膨胀罐连接后通过毛细管连接在低温换热器的第一换热管的一端，且第一换热管的该端还连接低温压缩机，低温压缩机和自动泄压阀的另一端连接过滤器，过滤器的一端连接中间散热器第二散热管的一端上，且第二散热管的另一端通过毛细管连接低温散热器的第一换热管的另一端。
7.如上所述的自动低温冷阱除水系统，其中，低温液精密控温循环系统包括水汽捕集系统、恒温加热器、硅油储罐和泵；恒温加热器的一端连接低温换热器的第二换热管的一端，第二换热管的另一端连接泵，恒温加热器的另一端通过管道环绕在水汽捕集系统周围之后连接在泵上，且泵连接硅油储罐；在泵的作用下硅油储罐中的硅油进入循环管道中，通
过低温换热器和恒温加热器控制循环管道内的温度，以此调节水汽捕集系统的温度。
8.如上所述的自动低温冷阱除水系统，其中，水汽捕集系统包括a号自融冰捕水器和b号自融冰捕水器；a号自融冰捕水器分别通过三组电动球阀组与b号自融冰捕水器连接。
9.如上所述的自动低温冷阱除水系统，其中，a号自融冰捕水器包括捕水单元a1、捕水单元a2、泵a、低温换热器a、恒温加热器a和硅油储罐a；硅油储罐a连接低温换热器a，低温换热器a连接恒温加热器a，制冷剂流经低温换热器a和恒温加热器a，气源进入捕水单元a1和捕水单元a2，捕水单元a1和捕水单元a2交换制冷剂温度和气源温度。
10.如上所述的自动低温冷阱除水系统，其中，低温换热器a中包括两条换热管，硅油储罐a中储存的低温液体在泵a的作用下流入低温换热器a的一条换热管中，在低温换热器a上设置有制冷剂入口和制冷器出口，通过制冷剂入口外部将制冷剂流入低温换热器a的另一条换热管中，并从该换热管的另一端通过制冷剂出口将制冷器流出低温换热器a，以此调节流入低温换热器a中的低温液体的温度。
11.如上所述的自动低温冷阱除水系统，其中，b号自融冰捕水器包括捕水单元b1、捕水单元b2、泵b、低温换热器b、恒温加热器b和硅油储罐b；硅油储罐b连接低温换热器b，低温换热器b连接恒温加热器b，制冷剂流经低温换热器b和恒温加热器b，气源进入捕水单元b1和捕水单元b2，捕水单元b1和捕水单元b2交换制冷剂温度和气源温度。
12.如上所述的自动低温冷阱除水系统，其中，低温换热器b中包括两条换热管，硅油储罐b中储存的低温液体在泵b的作用下流入低温换热器b的一条换热管中，在低温换热器b上设置有制冷剂入口和制冷器出口，通过制冷剂入口外部将制冷剂流入低温换热器b的另一条换热管中，并从该换热管的另一端通过制冷剂出口将制冷器流出低温换热器b，以此调节流入低温换热器b中的低温液体的温度。
13.如上所述的自动低温冷阱除水系统，其中，恒温加热器连接pid控制器，由pid控制器调节恒温加热器的温度。
14.本申请实现的有益效果如下：采用本申请提供的自动低温冷阱除水系统，可自定义制冷温度，可在0
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800小时间任意设定自动切换气路时间、自动融冰、自动排水、精确控温，确保数据稳定性，无需更换冷阱管，减少人力时间成本，因此使用简单方便，具有较高的实用价值。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本申请实施例提供的一种自动低温冷阱除水系统示意图；
17.图2是自动低温冷阱除水系统中pid控制器示意图；
18.图3是所述自动低温冷阱除水系统中的自融冰捕水器工作原理图：
具体实施方式
19.下面结和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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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。
20.实施例一
21.本申请实施例一提供一种自动低温冷阱除水系统，如图1所示，包括两组独立除水系统(即a号除水系统和b号除水系统)；每一组除水系统均包括中温级制冷循环系统、低温级制冷循环系统和低温液精密控温循环系统；中温级制冷循环系统与低温级制冷循环系统分别连接在中间换热器的两根换热管上，且低温级制冷循环系统与低温液精密控温循环系统分别连接在低温换热管的两根换热管上；中温级制冷循环系统通过中间换热器为低温级制冷循环系统提供中温环境，且低温级制冷循环系统通过低温换热器为低温液精密控温循环系统提供低温环境。
22.其中，中温级制冷循环系统包括依次连接的中温压缩机、风冷散热器、过滤器a和节流阀，中温压缩机的一端连接风冷散热器，另一端连接中间换热器的第一换热管的一端，且中间换热器该第一换热管的另一端连接节流阀；在靠近风冷散热器的位置放置散热风机，风冷散热器在散热风机的作用下散热。
23.中间换热器的第二换热管连接低温级制冷循环系统；具体地，低温级制冷循环系统包括低温压缩机、自动泄压阀、膨胀罐和过滤器，自动泄压阀与膨胀罐连接后通过毛细管连接在低温换热器的第一换热管的一端，且第一换热管的该端还连接低温压缩机，低温压缩机和自动泄压阀的另一端连接过滤器，过滤器的一端连接中间散热器第二散热管的一端上，且第二散热管的另一端通过毛细管连接低温散热器的第一换热管的另一端。
24.低温液精密控温循环系统包括水汽捕集系统、恒温加热器、硅油储罐和泵；恒温加热器的一端连接低温换热器的第二换热管的一端，第二换热管的另一端连接泵，恒温加热器的另一端通过管道环绕在水汽捕集系统周围之后连接在泵上，且泵连接硅油储罐；在泵的作用下硅油储罐中的硅油进入循环管道中，通过低温换热器和恒温加热器控制循环管道内的温度，以此调节水汽捕集系统的温度；
25.水汽捕集系统包括a号自融冰捕水器和b号自融冰捕水器；a号自融冰捕水器分别通过三组电动球阀组与b号自融冰捕水器连接；
26.a号自融冰捕水器包括捕水单元a1、捕水单元a2和a号制冷剂循环子系统；制冷剂流经a号制冷剂循环子系统，气源进入捕水单元a1和捕水单元a2，捕水单元a1和捕水单元a2交换制冷剂温度和气源温度；
27.b号自融冰捕水器包括捕水单元b1、捕水单元b2和b号制冷剂循环子系统；制冷剂流经b号制冷剂循环子系统，气源进入捕水单元b1和捕水单元b2，捕水单元b1和捕水单元b2交换制冷剂温度和气源温度；
28.捕水单元a1和捕水单元a2通过各自的电动球阀连接；捕水单元b1和捕水单元b2通过各自的电动球阀连接；恒温加热器a和恒温加热器b连接pid控制器，由pid控制器调节制冷剂温度。
29.具体地，a号自融冰捕水器包括捕水单元a1、捕水单元a2、泵a、低温换热器a、恒温加热器a和硅油储罐a；硅油储罐a连接低温换热器a，低温换热器a连接恒温加热器a，制冷剂流经低温换热器a和恒温加热器a，气源进入捕水单元a1和捕水单元a2，捕水单元a1和捕水
单元a2交换制冷剂温度和气源温度；
30.低温换热器a中包括两条换热管，硅油储罐a中储存的低温液体在泵a的作用下流入低温换热器a的一条换热管中，在低温换热器a上设置有制冷剂入口和制冷器出口，通过制冷剂入口外部将制冷剂流入低温换热器a的另一条换热管中，并从该换热管的另一端通过制冷剂出口将制冷器流出低温换热器a，以此调节流入低温换热器a中的低温液体的温度。
31.b号自融冰捕水器包括捕水单元b1、捕水单元b2、泵b、低温换热器b、恒温加热器b和硅油储罐b；硅油储罐b连接低温换热器b，低温换热器b连接恒温加热器b，制冷剂流经低温换热器b和恒温加热器b，气源进入捕水单元b1和捕水单元b2，捕水单元b1和捕水单元b2交换制冷剂温度和气源温度；
32.低温换热器b中包括两条换热管，硅油储罐b中储存的低温液体在泵b的作用下流入低温换热器b的一条换热管中，在低温换热器b上设置有制冷剂入口和制冷器出口，通过制冷剂入口外部将制冷剂流入低温换热器b的另一条换热管中，并从该换热管的另一端通过制冷剂出口将制冷器流出低温换热器b，以此调节流入低温换热器b中的低温液体的温度。
33.捕水单元a1连接1a进电动球阀和1a出电动球阀，捕水单元b1连接1b进电动球阀和1b出电动球阀，且1a进电动球阀连接1b进电动球阀、1a出电动球阀连接1b出电动球阀；在1a进电动球阀与1b进电动球阀之间设置气源1入口，在1a出电动球阀和1b出电动球阀之间设置气源1出口，且气源1出口排出的是已除水气体；另外，捕水单元a1连接1a排电动球阀以及捕水单元b1连接1b排电动球阀，用于排出废水。
34.捕水单元a2连接2a进电动球阀和2a出电动球阀，捕水单元b2连接2b进电动球阀和2b出电动球阀，且2a进电动球阀连接2b进电动球阀、2a出电动球阀连接2b出电动球阀；在2a进电动球阀与2b进电动球阀之间设置气源2入口，在2a出电动球阀和2b出电动球阀之间设置气源2出口，且气源2出口排出的是已除水气体；另外，捕水单元a2连接2a排电动球阀以及捕水单元b2连接2b排电动球阀，用于排出废水。
35.如图2所示，恒温加热器a和恒温加热器b通过温度传感器和温度处理模块连接pid控制器，由pid控制器进行温度控制，制冷剂流经恒温加热器后，pid控制器调节恒温加热器温度，恒温加热器的温度最高可调节至100℃且调节精度为1℃，经pid控制器的温度调节使得流经a号或b号自融冰捕水器的制冷剂温度在
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70℃～0℃区间内精密恒温
±
0.1℃；
36.若需要实现气源出口始终能够排出经过恒温
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50℃处理过的气体，则整个系统始终保持s点或u点其中一个为恒温
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50℃，可以由pid控制器控制s点或u点的恒温时间以此实现恒温
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50℃或升温除霜。
37.另外，pid控制器连接泵a和泵b，控制泵a和泵b启停；以及pid控制器连接所有电动球阀；图3为所述自动低温冷阱除水系统的工作原理图，具体为：pid控制器连接当pid控制器控制a号水汽捕集系统的s点为恒定温度
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50℃时，pid控制器控制1a进电动球阀、1a出电动球阀、2a进电动球阀和2a出电动球阀自动开启，1a排电动球阀和2a排电动球阀关闭，b号水汽捕集系统进入升温除霜模式，1b排电动球阀和2b排电动球阀开启，排出废水；当pid控制器控制b号水汽捕集系统的u点为恒定温度
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50℃时，1b进电动球阀、1b出电动球阀、2b进电动球阀和2b出电动球阀自动开启，1b排电动球阀和2b排电动球阀关闭，a号水汽捕集系统
进入升温除霜模式，1a排电动球阀和2a排电动球阀开启，排出废水。
38.进一步地，pid控制器还连接电源him人机界面和u盘数据导出模块；通过him人机界面实现对pid控制器操作的控制，通过u盘数据导出模块将pid控制器中的数据导入u盘。
39.以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。