專(zhuān)利名稱(chēng)：電量法吸附量測(cè)試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體吸附劑吸附量測(cè)試裝置和方法，特別涉及一種能夠連續(xù)測(cè)量 吸附劑在制冷條件下對(duì)制冷劑的吸附量的測(cè)試裝置及其測(cè)試方法；屬于固體吸附制冷技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
固體吸附劑的吸附性能對(duì)固體吸附式制冷性能具有至關(guān)重要的作用，固體吸附劑 的吸附性能研究是吸附式制冷技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展所必須的，而吸附劑吸附制冷劑(吸附質(zhì)) 的吸附量大小是考量吸附劑吸附性能的重要指標(biāo)，因此，精確獲取吸附劑的吸附量是固體 吸附式制冷技術(shù)研究的基礎(chǔ)和前提。目前，精確測(cè)量吸附量的方法主要有容量法和重量法。 容量法則根據(jù)氣體容積和壓力的關(guān)系測(cè)量吸附量，該方法一般只能測(cè)量吸附劑對(duì)在常溫下 為氣態(tài)物質(zhì)的吸附量，很難測(cè)量水、甲醇等常溫下為液態(tài)物質(zhì)的吸附量，而重量法是根據(jù)吸 附前后試樣的重量變化來(lái)求取吸附量，這種方法測(cè)量高分子量吸附質(zhì)誤差較小，但是由于 溫度傳感器不能接觸試樣，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量吸附劑的溫度，同時(shí)，該方法也無(wú)法測(cè)量非室溫下 吸附劑的吸附量。另外，無(wú)論重量法，還是容量法，均難以模擬和測(cè)量制冷條件下吸附劑對(duì) 制冷劑的吸附量。 中國(guó)專(zhuān)利(02134753.0)授權(quán)了一種吸附劑熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)自動(dòng)測(cè)量方法及 其裝置，通過(guò)測(cè)量熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算獲得吸附量，這種測(cè)量裝置能夠自動(dòng)連續(xù)測(cè)量多次，與 吸附劑的實(shí)際使用環(huán)境較接近，但是，該方法仍然屬于容量法，難以克服容量法的缺點(diǎn)。中 國(guó)專(zhuān)利(200720045620. 2)授權(quán)了一種連續(xù)式吸附效率測(cè)試裝置，該裝置所用測(cè)量方法為 重量法，該方法能夠準(zhǔn)確測(cè)量吸附劑的溫度，但是，重量測(cè)量時(shí)帶有連接管，很難精確測(cè)量 吸附劑質(zhì)量的變化。同時(shí)，這些裝置均無(wú)法模擬制冷條件下吸附劑的吸附量變化情況，亟待 開(kāi)發(fā)一種能夠克服上述技術(shù)不足、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精確、能夠模擬吸附制冷條件的吸附劑吸 附量測(cè)試裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)之一在于提供一種能夠多次測(cè)量制冷條件下吸附劑吸附量的裝置， 該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)量精度高的特點(diǎn)。 本發(fā)明的任務(wù)之二在于提供一種能夠測(cè)量制冷條件下吸附劑吸附量的測(cè)試方法。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明任務(wù)一，其技術(shù)解決方案是 電量法吸附量測(cè)試裝置，包括吸附器、蒸發(fā)/冷凝器、由水泵和恒溫?zé)?冷水浴及 相應(yīng)管道組成的吸附器加熱/冷卻回路、由水泵和恒溫水浴及相應(yīng)管道組成的蒸發(fā)/冷凝 器冷卻水回路、壓縮空氣吹掃系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)，還包括吸附器與蒸發(fā)/冷 凝器之間所設(shè)的抽空真空閥和切換真空閥。吸附器與蒸發(fā)/冷凝器之間通過(guò)管道連接。
所述的吸附器由吸附器殼體密封吸附器芯組而成，上面設(shè)有測(cè)量吸附劑溫度的溫 度傳感器和測(cè)量吸附器內(nèi)壓力的壓力傳感器，連接壓力傳感器和吸附器的連接件同時(shí)也是
4吸附劑填裝和倒出孔。吸附器外側(cè)設(shè)有保溫層。 所述的蒸發(fā)/冷凝器，包括蒸發(fā)/冷凝器殼體及密封在殼體內(nèi)的蒸發(fā)器內(nèi)膽、冷卻 盤(pán)管、端子密封件、注液管、金屬絲網(wǎng)、電加熱器、溫度傳感器。冷卻盤(pán)管、注液管、端子密封 件及蒸發(fā)器內(nèi)膽均與蒸發(fā)器殼體通過(guò)密封焊接相連。金屬絲網(wǎng)、電加熱器、溫度傳感器均在 蒸發(fā)器內(nèi)膽內(nèi)，電加熱器固定在蒸發(fā)器內(nèi)膽的底部，金屬絲網(wǎng)固定在蒸發(fā)器內(nèi)膽的中下部， 溫度傳感器固定在金屬絲網(wǎng)中上部。蒸發(fā)器/冷凝器外部設(shè)保溫層。蒸發(fā)器內(nèi)膽用厚度不 超過(guò)0. 5mm的不銹鋼板做成。 所述的壓縮空氣吹掃系統(tǒng)，包括空壓機(jī)、兩個(gè)水路截止閥、兩個(gè)氣路截止閥。
所述的數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)由溫度傳感器、壓力傳感器、和與之相連的由 單片機(jī)或計(jì)算機(jī)組成的數(shù)據(jù)采集及控制單元。加熱器的電源由穩(wěn)壓電源提供。
所述的注液管與注液漏斗相連，中間設(shè)一充注真空閥。 所述的端子密封件，包括絕緣密封材料、固定密封件、真空密封墊片、活動(dòng)密封件、 緊固密封墊片、緊固螺母、真空封泥和接線端子。真空密封墊片、活動(dòng)密封件、緊固密封墊 片、緊固螺母均位于固定密封件內(nèi)，且同心依次排列，中心位置為接線端子，且接線端子兩 端均伸出端子密封件。真空密封墊片位于固定密封件與活動(dòng)密封件之間，固定密封件與蒸 發(fā)/冷凝器殼體之間焊接密封，接線端子位于活動(dòng)密封件的中心，接線端子之間及其與活 動(dòng)密封件之間由絕緣密封材料填充，緊固密封墊片位于活動(dòng)密封件與緊固螺母之間，真空 封泥則填充固定密封件內(nèi)、緊固螺母外空間。緊固螺母螺紋為外螺紋，中心通孔。端子密封 件設(shè)有兩個(gè)， 一個(gè)為蒸發(fā)/冷凝器內(nèi)溫度傳感器的密封件，另一個(gè)為電加熱器的密封件。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明任務(wù)二，電量法吸附劑吸附量的測(cè)試方法及步驟如下
①吸附劑填裝和系統(tǒng)密封除去壓力傳感器，把吸附劑通過(guò)吸附器與壓力傳感器 之間的連接件填充到吸附器芯體中，然后裝上壓力傳感器，使裝填孔密封，并關(guān)閉注液管上 的充注真空閥； ②抽真空開(kāi)啟數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)，同時(shí)啟動(dòng)吸附器加熱回路加熱吸附 劑，當(dāng)吸附劑溫度上升到一定溫度后，開(kāi)啟真空泵，10秒鐘后打開(kāi)抽真空閥和吸附器與蒸發(fā) /冷凝器之間的切換真空閥，觀察數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)所采集的壓力傳感器的數(shù)值， 當(dāng)該數(shù)值達(dá)到測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求，并且在關(guān)閉抽空真空閥后該數(shù)值穩(wěn)定時(shí)，抽空結(jié)束，依次關(guān)閉 抽空真空閥和真空泵； ③充注吸附質(zhì)(液體制冷劑)關(guān)閉切換真空閥，向注液漏斗中加入適量的制冷劑
液體，并在漏斗中做好液面標(biāo)記，根據(jù)吸附試驗(yàn)估算結(jié)果，繼續(xù)向注液漏斗中加入足量制冷
劑，然后緩慢打開(kāi)充注真空閥，當(dāng)液面下降到液面標(biāo)記位置時(shí)，關(guān)閉充注真空閥； ④制冷劑初始溫度調(diào)整開(kāi)啟真空泵，打開(kāi)抽空真空閥，使得注液管中殘留液體汽
化，然后，觀察蒸發(fā)/冷凝器內(nèi)液體的溫度，如果該溫度高于設(shè)定值，則需要用真空泵繼續(xù)
抽真空，如果該溫度低于設(shè)定值，則需要停止抽真空并打開(kāi)電加熱器，使得該溫度等于設(shè)定
值，依次關(guān)閉抽空真空閥和真空泵； ⑤吸附緩慢打開(kāi)切換真空閥，使得吸附劑開(kāi)始吸附，然后，啟動(dòng)吸附器冷卻回路 冷卻吸附劑，并使之維持一定溫度，在吸附劑的整個(gè)吸附過(guò)程中，記錄蒸發(fā)器內(nèi)液體溫度、 吸附劑溫度、吸附器內(nèi)壓力、電加熱器的電源電壓和電流，當(dāng)吸附器內(nèi)壓力與吸附劑溫度下 對(duì)應(yīng)飽和蒸汽壓力相等或非常接近時(shí)，吸附過(guò)程結(jié)束；
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⑥吸附量計(jì)算根據(jù)數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)測(cè)得的電加熱器電源電壓和電流 數(shù)據(jù)以及加熱時(shí)間，計(jì)算出吸附過(guò)程中的加熱量，扣除蒸發(fā)器內(nèi)膽導(dǎo)熱散熱量后獲得有效 加熱量，然后再根據(jù)制冷劑的汽化潛熱，換算出制冷劑的蒸發(fā)量，在扣除吸附器內(nèi)無(wú)效蒸汽 的質(zhì)量后得到吸附劑的實(shí)際吸附量。 在步驟①之前，首先應(yīng)對(duì)吸附器內(nèi)的無(wú)效容積進(jìn)行測(cè)算，并計(jì)算蒸發(fā)器內(nèi)膽與蒸 發(fā)/冷凝器殼體之間的導(dǎo)熱系數(shù)，以便獲得本發(fā)明裝置的儀器誤差，即確定步驟⑥中所述 吸附器內(nèi)無(wú)效蒸汽的質(zhì)量和蒸發(fā)器內(nèi)膽導(dǎo)熱散熱量。 所述步驟① ⑥為等溫吸附量的測(cè)試方法和步驟，要測(cè)試制冷條件下的循環(huán)吸附 量，則需要在完成上述步驟⑥后還要進(jìn)行以下步驟 ⑦解吸啟動(dòng)吸附器加熱回路加熱吸附劑，同時(shí)，打開(kāi)蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路截 止閥，啟動(dòng)蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路，當(dāng)吸附器內(nèi)壓力與蒸發(fā)器內(nèi)膽內(nèi)液體溫度對(duì)應(yīng)飽和 蒸汽壓力相等或接近時(shí)，關(guān)閉切換真空閥，關(guān)閉蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路，關(guān)閉蒸發(fā)/冷凝 器冷卻水回路截止閥，同時(shí)關(guān)閉切換真空閥，停止加熱吸附器； ⑧吹掃開(kāi)啟壓縮空氣吹掃系統(tǒng)管路上截止閥，開(kāi)啟空壓機(jī)吹掃冷凝/蒸發(fā)器冷
卻盤(pán)管內(nèi)的殘留水，以減小冷卻盤(pán)管對(duì)吸附過(guò)程的影響，當(dāng)盤(pán)管內(nèi)冷卻水吹掃干凈后關(guān)閉
空壓機(jī)，關(guān)閉壓縮空氣吹掃系統(tǒng)管路上截止閥； ⑨重復(fù)上述步驟⑤、⑥，獲得第一次循環(huán)的循環(huán)吸附量。 反復(fù)進(jìn)行上述步驟⑦、⑧、⑨，獲得多個(gè)循環(huán)的循環(huán)吸附量，取其平均值即為測(cè)試 條件下吸附制冷循環(huán)的循環(huán)吸附量。
本發(fā)明提供的電量法吸附量測(cè)試裝置及其測(cè)試方法具有下列特點(diǎn) a)實(shí)驗(yàn)條件可控性較好，不受環(huán)境溫度的制約，能夠模擬制冷條件下吸附劑的吸
附環(huán)境，能夠測(cè)量吸附劑對(duì)常溫下為液體物質(zhì)的吸附量； b)由于吸附量的計(jì)算所需要的被測(cè)量較少，因而具有較高的測(cè)量精度； c)通過(guò)加熱器的耗電量來(lái)獲取吸附劑的吸附量，測(cè)量方法簡(jiǎn)單，對(duì)測(cè)量?jī)x器要求
低，測(cè)量設(shè)備廉價(jià)，測(cè)試費(fèi)用低； d)測(cè)量過(guò)程能夠反復(fù)進(jìn)行，能夠測(cè)量吸附制冷循環(huán)過(guò)程中的循環(huán)吸附量。 因此，采用本發(fā)明的測(cè)量裝置和測(cè)量方法，具有測(cè)試費(fèi)用低、測(cè)試條件適應(yīng)范圍
廣、可靠性較高、儀器簡(jiǎn)單、操作方便簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明中電量法吸附量測(cè)試裝置一種實(shí)施方式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本發(fā)明中端子密封件一種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)原理示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明
具體實(shí)施例方式
參看圖l，一種電量法吸附量測(cè)試裝置，包括吸附器14、蒸發(fā)/冷凝器33、由水泵 20和恒溫?zé)?冷水浴21及相應(yīng)管道組成的吸附器加熱/冷卻回路、由水泵30和恒溫水浴 28及相應(yīng)管道組成的蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路、壓縮空氣吹掃系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與加熱器控 制系統(tǒng)，還包括吸附器與蒸發(fā)/冷凝器之間所設(shè)的抽空真空閥22和切換真空閥12。吸附器
614與蒸發(fā)/冷凝器33之間通過(guò)管道連接。 上述吸附器14由吸附器殼體13密封吸附器芯組16而成，上面設(shè)有測(cè)量吸附劑溫 度的溫度傳感器19和測(cè)量吸附器內(nèi)壓力的壓力傳感器17，連接壓力傳感器17和吸附器14 的連接件18同時(shí)也是吸附劑填裝和倒出孔。吸附器外側(cè)設(shè)有保溫層15。壓力傳感器17與 連接件18是通過(guò)真空密封墊片及螺紋連接，連接件18與吸附器14之間是通過(guò)焊接密封連 接。 上述蒸發(fā)/冷凝器33，包括蒸發(fā)/冷凝器殼體1及密封在殼體內(nèi)的蒸發(fā)器內(nèi)膽2、 冷卻盤(pán)管6、端子密封件7和23、注液管5、金屬絲網(wǎng)26、電加熱器3、溫度傳感器4。冷卻盤(pán) 管6、注液管5、端子密封件7和23及蒸發(fā)器內(nèi)膽2均與蒸發(fā)器殼體1通過(guò)密封焊接相連。 金屬絲網(wǎng)26、電加熱器3、溫度傳感器4均在蒸發(fā)器內(nèi)膽2內(nèi)，電加熱器3固定在蒸發(fā)器內(nèi) 膽2的底部，金屬絲網(wǎng)26固定在蒸發(fā)器內(nèi)膽2的中下部，溫度傳感器4固定在金屬絲網(wǎng)26 中上部。蒸發(fā)器內(nèi)膽2內(nèi)的所有部件均固定在其下部，保證蒸發(fā)/冷凝器33倒立時(shí)所有部 件不脫落。蒸發(fā)器/冷凝器33外部設(shè)保溫層32。蒸發(fā)器內(nèi)膽2用厚度不超過(guò)0.5mm的不 銹鋼板做成。 上述壓縮空氣吹掃系統(tǒng)，包括空壓機(jī)27、兩個(gè)水路截止閥8和24、兩個(gè)氣路截止閥 9禾口 25。 上述數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)由溫度傳感器19和4、壓力傳感器17、和與之相 連的由單片機(jī)或計(jì)算機(jī)組成的數(shù)據(jù)采集及控制單元31。加熱器的電源由穩(wěn)壓電源29提供。
上述注液管5與注液漏斗11相連，中間設(shè)一充注真空閥10。 重點(diǎn)參看圖2并結(jié)合圖l，端子密封件7和23，包括絕緣密封材料34、固定密封件 35、真空密封墊片36、活動(dòng)密封件37、緊固密封墊片38、緊固螺母39、真空封泥40和接線端 子41。真空密封墊片36、活動(dòng)密封件37、緊固密封墊片38、緊固螺母39均位于固定密封件 35內(nèi)，且同心依次排列，中心位置為接線端子41，且接線端子41兩端均伸出端子密封件7 和23。真空密封墊片36位于固定密封件35與活動(dòng)密封件37之間，固定密封件35與蒸發(fā) /冷凝器殼體1之間焊接密封，接線端子41位于活動(dòng)密封件37的中心，接線端子41之間及 其與活動(dòng)密封件37之間由絕緣密封材料34填充，緊固密封墊片38位于活動(dòng)密封件37與 緊固螺母39之間，真空封泥40則填充固定密封件35內(nèi)、緊固螺母39外空間。緊固螺母39 的螺紋為外螺紋，中心通孔。端子密封件7為溫度傳感器4的密封件，端子密封件23為電 加熱器3的密封件。 利用上述電量法吸附量測(cè)試裝置進(jìn)行吸附劑吸附量的測(cè)試方法包括如下步驟
①吸附劑填裝和系統(tǒng)密封除去壓力傳感器17，把吸附劑通過(guò)吸附器14與壓力傳 感器17之間的連接件18填充到吸附器芯體16中，然后裝上壓力傳感器17，使裝填孔密封， 并關(guān)閉注液管上的充注真空閥10 ; ②抽真空開(kāi)啟數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)，同時(shí)啟動(dòng)吸附器加熱回路加熱吸附 劑，當(dāng)吸附劑溫度上升到一定溫度后，開(kāi)啟真空泵，10秒鐘后打開(kāi)抽真空閥22和吸附器與 蒸發(fā)/冷凝器之間的切換真空閥12，觀察數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)所采集的壓力傳感器 17的壓力數(shù)值，當(dāng)該數(shù)值達(dá)到測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求，并且在關(guān)閉抽空真空閥22后該數(shù)值仍能穩(wěn)定 時(shí)，抽空結(jié)束，依次關(guān)閉抽空真空閥22和真空泵； ③充注吸附質(zhì)(液體制冷劑)關(guān)閉切換真空閥12，向注液漏斗11中加入適量的制冷劑液體，并在漏斗中做好液面標(biāo)記，根據(jù)吸附試驗(yàn)估算結(jié)果，繼續(xù)向注液漏斗中加入足
量制冷劑，然后緩慢打開(kāi)充注真空閥io，當(dāng)液面下降到液面標(biāo)記位置時(shí)，關(guān)閉充注真空閥
10 ; ④制冷劑初始溫度調(diào)整開(kāi)啟真空泵，打開(kāi)抽空真空閥22，使得注液管5中殘留液 體汽化，然后，觀察蒸發(fā)/冷凝器33內(nèi)液體的溫度，如果該溫度高于設(shè)定值，則需要用真空 泵繼續(xù)抽真空，如果該溫度低于設(shè)定值，則需要停止抽真空并打開(kāi)電加熱器3，使得該溫度 等于設(shè)定值后，依次關(guān)閉抽空真空閥22和真空泵； ⑤吸附緩慢打開(kāi)切換真空閥12，使得吸附劑開(kāi)始吸附，然后，啟動(dòng)吸附器冷卻系 統(tǒng)冷卻吸附劑，并使之維持一定溫度，在吸附劑的整個(gè)吸附過(guò)程中，記錄蒸發(fā)器內(nèi)液體溫 度、吸附劑溫度、吸附器內(nèi)壓力、電加熱器的電源電壓和電流，當(dāng)吸附器內(nèi)壓力與吸附劑溫 度下對(duì)應(yīng)飽和蒸汽壓力相等或非常接近時(shí)，吸附過(guò)程結(jié)束； ⑥吸附量計(jì)算根據(jù)數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)測(cè)得的電加熱器電源電壓和電流 數(shù)據(jù)以及加熱時(shí)間，計(jì)算出吸附過(guò)程中的加熱量，扣除蒸發(fā)器內(nèi)膽導(dǎo)熱散熱量后獲得有效 加熱量，然后再根據(jù)制冷劑的汽化潛熱，換算出制冷劑的蒸發(fā)量，在扣除吸附器內(nèi)無(wú)效蒸汽 的質(zhì)量后得到吸附劑的實(shí)際吸附量。 在步驟①之前，首先應(yīng)對(duì)吸附器內(nèi)的無(wú)效容積進(jìn)行測(cè)算，并計(jì)算蒸發(fā)器內(nèi)膽2與 蒸發(fā)/冷凝器殼體1之間的導(dǎo)熱系數(shù)，以便獲得本發(fā)明裝置的儀器誤差，即確定上述步驟⑥ 中所述吸附器內(nèi)無(wú)效蒸汽的質(zhì)量和蒸發(fā)器內(nèi)膽導(dǎo)熱散熱量。 上述步驟① ⑥為等溫吸附量的測(cè)試方法和步驟，要測(cè)試制冷條件下的循環(huán)吸附 量，則需要在完成步驟⑥后還要進(jìn)行以下步驟 ⑦解吸啟動(dòng)吸附器加熱回路加熱吸附劑，同時(shí)，打開(kāi)蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路截 止閥8和24，啟動(dòng)蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路，當(dāng)吸附器內(nèi)壓力與蒸發(fā)器內(nèi)膽內(nèi)液體溫度對(duì)應(yīng) 飽和蒸汽壓力相等或接近時(shí)，關(guān)閉切換真空閥12，關(guān)閉蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路，關(guān)閉蒸發(fā) /冷凝器冷卻水回路截止閥8和24，同時(shí)關(guān)閉切換真空閥12，停止加熱吸附器；
⑧吹掃開(kāi)啟壓縮空氣吹掃系統(tǒng)管路上截止閥9和25，開(kāi)啟空壓機(jī)吹掃冷凝/蒸 發(fā)器冷卻盤(pán)管6內(nèi)的殘留水，以減小冷卻盤(pán)管對(duì)吸附過(guò)程的影響，當(dāng)盤(pán)管內(nèi)冷卻水吹掃干 凈后關(guān)閉空壓機(jī)，關(guān)閉壓縮空氣吹掃系統(tǒng)管路上截止閥9和25 ;
⑨重復(fù)上述步驟⑤、⑥，獲得第一次循環(huán)的循環(huán)吸附量。 反復(fù)進(jìn)行上述步驟⑦、⑧、⑨，獲得多個(gè)循環(huán)的循環(huán)吸附量，取其平均值即極為測(cè) 試條件下吸附制冷循環(huán)的循環(huán)吸附量。
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權(quán)利要求
電量法吸附量測(cè)試裝置，包括吸附器、蒸發(fā)/冷凝器、由水泵和恒溫?zé)?冷水浴及相應(yīng)管道組成的吸附器加熱/冷卻回路、由水泵和恒溫水浴及相應(yīng)管道組成的蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路、壓縮空氣吹掃系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)，還包括吸附器與蒸發(fā)/冷凝器之間所設(shè)的抽空真空閥和切換真空閥。吸附器與蒸發(fā)/冷凝器之間通過(guò)管道連接。
2. 如權(quán)利要求1所述吸附量測(cè)試裝置，其特征在于吸附器由吸附器殼體密封吸附器 芯組而成，上面設(shè)有測(cè)量吸附劑溫度的溫度傳感器和測(cè)量吸附器內(nèi)壓力的壓力傳感器，連 接壓力傳感器和吸附器的連接件同時(shí)也是吸附劑填裝和倒出孔；吸附器外側(cè)設(shè)有保溫層。
3. 如權(quán)利要求1所述電量法吸附量測(cè)試裝置，其特征在于蒸發(fā)/冷凝器，包括蒸發(fā)/ 冷凝器殼體及密封在其內(nèi)的蒸發(fā)器內(nèi)膽、冷卻盤(pán)管、端子密封件、注液管、金屬絲網(wǎng)、電加熱 器、溫度傳感器。冷卻盤(pán)管、注液管、端子密封件及蒸發(fā)器內(nèi)膽均與蒸發(fā)器殼體通過(guò)密封焊 接相連。金屬絲網(wǎng)、電加熱器、溫度傳感器均在蒸發(fā)器內(nèi)膽內(nèi)，電加熱器固定在蒸發(fā)器內(nèi)膽 的底部，金屬絲網(wǎng)固定在蒸發(fā)器內(nèi)膽的中下部，溫度傳感器固定在金屬絲網(wǎng)中上部；蒸發(fā)/ 冷凝器外部設(shè)保溫層。
4. 如權(quán)利要求l所述電量法吸附量測(cè)試裝置，其特征在于壓縮空氣吹掃系統(tǒng)，包括空 壓機(jī)、兩個(gè)水路截止閥、兩個(gè)氣路截止閥。
5. 如權(quán)利要求l所述電量法吸附量測(cè)試裝置，其特征在于端子密封件，包括絕緣密封 材料、固定密封件、真空密封墊片、活動(dòng)密封件、緊固密封墊片、緊固螺母、真空封泥和接線 端子。真空密封墊片、活動(dòng)密封件、緊固密封墊片、緊固螺母均位于固定密封件內(nèi)，且同心依 次排列，中心位置為接線端子，且接線端子兩端均伸出端子密封件。真空密封墊片位于固定 密封件與活動(dòng)密封件之間，固定密封件與蒸發(fā)/冷凝器殼體之間焊接密封，接線端子位于 活動(dòng)密封件的中心，接線端子之間及其與活動(dòng)密封件之間由絕緣密封材料填充，緊固密封 墊片位于活動(dòng)密封件與緊固螺母之間，真空封泥則填充固定密封件內(nèi)、緊固螺母外空間；緊 固螺母的螺紋為外螺紋，中心通孔；端子密封件設(shè)有兩個(gè)， 一個(gè)為蒸發(fā)/冷凝器內(nèi)溫度傳感 器的密封件，另 一個(gè)為電加熱器的密封件。
6. 電量法吸附劑吸附量測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟① 吸附劑裝填和系統(tǒng)密封除去壓力傳感器，把吸附劑通過(guò)吸附器與壓力傳感器之間 的連接件填充到吸附器芯體中，然后裝上壓力傳感器，使裝填孔密封，并關(guān)閉注液管上的充 注真空閥；② 抽真空開(kāi)啟數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)，同時(shí)啟動(dòng)吸附器加熱回路加熱吸附劑，當(dāng) 吸附劑溫度上升到一定溫度后，開(kāi)啟真空泵，10秒鐘后打開(kāi)抽真空閥和吸附器與蒸發(fā)/冷 凝器之間的切換真空閥，觀察數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)所采集的壓力傳感器的壓力數(shù) 值，當(dāng)該數(shù)值達(dá)到測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求，并且在關(guān)閉抽空真空閥后該數(shù)值仍能穩(wěn)定時(shí)，抽空結(jié)束， 依次關(guān)閉抽空真空閥和真空泵；③ 充注吸附質(zhì)(液體制冷劑)關(guān)閉切換真空閥，向注液漏斗中加入適量的制冷劑液 體，并在漏斗中做好液面標(biāo)記，根據(jù)吸附試驗(yàn)估算結(jié)果，繼續(xù)向注液漏斗中加入足量制冷 劑，然后緩慢打開(kāi)充注真空閥，當(dāng)液面下降到液面標(biāo)記位置時(shí)，關(guān)閉充注真空閥；④ 制冷劑初始溫度調(diào)整開(kāi)啟真空泵，打開(kāi)抽空真空閥，使得注液管中殘留液體汽化， 然后，觀察蒸發(fā)/冷凝器內(nèi)液體的溫度，如果該溫度高于設(shè)定值，則需要用真空泵繼續(xù)抽 真空，如果該溫度低于設(shè)定值，則需要停止抽真空并打開(kāi)電加熱器，使得該溫度等于設(shè)定值后，依次關(guān)閉抽空真空閥和真空泵； 吸附緩慢打開(kāi)切換真空閥，使得吸附劑開(kāi)始吸附，然后，啟動(dòng)吸附器冷卻回路冷卻 吸附劑，并使之維持一定溫度，在吸附劑的整個(gè)吸附過(guò)程中，記錄蒸發(fā)器內(nèi)液體溫度、吸附 劑溫度、吸附器內(nèi)壓力、電加熱器的電源電壓和電流，當(dāng)吸附器內(nèi)壓力與吸附劑溫度下對(duì)應(yīng) 飽和蒸汽壓力相等或非常接近時(shí)，吸附過(guò)程結(jié)束；⑥ 吸附量計(jì)算根據(jù)數(shù)據(jù)采集和加熱器控制系統(tǒng)測(cè)得的電加熱器電源電壓和電流數(shù)據(jù) 以及加熱時(shí)間，計(jì)算出吸附過(guò)程中的加熱量，扣除蒸發(fā)器內(nèi)膽導(dǎo)熱散熱量后獲得有效加熱 量，然后再根據(jù)制冷劑的汽化潛熱，換算出制冷劑的蒸發(fā)量，在扣除吸附器內(nèi)無(wú)效蒸汽的質(zhì) 量后得到吸附劑的實(shí)際吸附量。
7. 如權(quán)利要求6所述電量法吸附量測(cè)試方法，其特征在于在步驟①之前，首先應(yīng)對(duì)吸 附器內(nèi)的無(wú)效容積進(jìn)行測(cè)算，并計(jì)算蒸發(fā)器內(nèi)膽與蒸發(fā)/冷凝器殼體之間的導(dǎo)熱系數(shù)，以 便獲得本發(fā)明裝置的儀器誤差，即確定上述步驟⑥中所述吸附器內(nèi)無(wú)效蒸汽的質(zhì)量和蒸發(fā) 器內(nèi)膽導(dǎo)熱散熱量。
8. 如權(quán)利要求6所述電量法吸附量測(cè)試方法，其特征在于上述步驟① ⑥為等溫吸 附量的測(cè)試方法和步驟，要測(cè)試吸附劑在制冷條件下的循環(huán)吸附量，則需要在完成上述步 驟⑥后還要進(jìn)行以下步驟⑦ 解吸啟動(dòng)吸附器加熱回路加熱吸附劑，同時(shí)，打開(kāi)蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路截止 閥，啟動(dòng)蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路，當(dāng)吸附器內(nèi)壓力與蒸發(fā)器內(nèi)膽內(nèi)液體溫度對(duì)應(yīng)飽和蒸 汽壓力相等或接近時(shí)，關(guān)閉切換真空閥，關(guān)閉蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路，關(guān)閉蒸發(fā)/冷凝器 冷卻水回路截止閥，同時(shí)關(guān)閉切換真空閥，停止吸附器加熱；⑧ 吹掃開(kāi)啟壓縮空氣吹掃系統(tǒng)管路上截止閥，開(kāi)啟空壓機(jī)吹掃冷凝/蒸發(fā)器冷卻盤(pán) 管內(nèi)的殘留水，當(dāng)盤(pán)管內(nèi)冷卻水吹掃干凈后關(guān)閉空壓機(jī)，關(guān)閉壓縮空氣吹掃系統(tǒng)管路上截 止閥；⑨ 重復(fù)上述步驟⑤、⑥，獲得第一次循環(huán)的循環(huán)吸附量。反復(fù)進(jìn)行上述步驟⑦、⑧、⑨，獲得多個(gè)循環(huán)的循環(huán)吸附量，取其平均值即為測(cè)試條件 下吸附制冷循環(huán)的循環(huán)吸附量。
9. 如權(quán)利要求1所述電量法吸附量測(cè)試裝置或權(quán)利要求6所述吸附量測(cè)試方法，其特 征在于通過(guò)測(cè)量加熱器的耗電量來(lái)獲取吸附劑的吸附量。
全文摘要
電量法吸附量測(cè)試裝置及方法，是一種能夠連續(xù)測(cè)量吸附劑吸附量的裝置和方法。包括吸附器、蒸發(fā)/冷凝器、由水泵和恒溫?zé)?冷水浴及相應(yīng)管道組成的吸附器加熱/冷卻回路、由水泵和恒溫水浴及相應(yīng)管道組成的蒸發(fā)/冷凝器冷卻水回路、壓縮空氣吹掃系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與加熱器控制系統(tǒng)，還包括吸附器與蒸發(fā)/冷凝器之間所設(shè)的抽空真空閥和切換真空閥。該裝置和方法的優(yōu)點(diǎn)有實(shí)驗(yàn)條件可控性較好、不受環(huán)境溫度的制約、能夠模擬制冷條件下吸附劑的吸附環(huán)境、能夠測(cè)量吸附劑對(duì)常溫下為液體物質(zhì)的吸附量、通過(guò)加熱器的耗電量來(lái)獲取吸附劑的吸附量、測(cè)量方法簡(jiǎn)單、測(cè)試費(fèi)用低、測(cè)量精度較高、測(cè)量過(guò)程能夠反復(fù)進(jìn)行、能夠測(cè)量吸附制冷循環(huán)過(guò)程中的循環(huán)吸附量。本發(fā)明可用于測(cè)試制冷用各類(lèi)吸附劑的吸附性能。
文檔編號(hào)G01N33/00GK101701900SQ20091023019
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者劉瑞璟, 張光, 張紀(jì)鵬, 李延輝, 王德昌, 韓艷培 申請(qǐng)人:青島大學(xué)