一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及其装置，该装置包括实验舱，采用“置换＋净化配气法”的原理，先采用高纯氮气置换舱体内原有空气，再开启内部净化循环系统，去除水蒸气及二氧化碳，使舱体内形成惰性气氛，再开启旁通风机循环系统，同时往实验舱体内输入定量水蒸气，二氧化碳，完成不同水蒸气及二氧化碳浓度混合工况，实现露点从

【技术实现步骤摘要】
一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及其装置


[0001]本专利涉及实验环境营造及除湿，除二氧化碳领域，具体来说，涉及一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及装置。

技术介绍

[0002]对于一些需要干燥空气且低二氧化碳的实验环境，一般需要将环境原有水蒸气和二氧化碳去除，达到参数要求。这种环境需要采用深度除湿技术方可实现，低露点空气环境是指露点温度
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80℃～20℃的环境，低二氧化碳含量是指二氧化碳含量区间为1ppm～100ppm。在深度除湿方面，分子材料膜除湿，冷冻干燥法，固体吸附除湿是目前最主要的三种方式。通过比较三种方式，冷冻干燥法适用高温高湿空气的除湿,除湿量大,但能耗太高，除湿露点达不到要求。分子材料膜除湿存在透湿率低、强度差、成本高等缺点，很难找到经济实用的分子材料膜进行除湿。固体吸附除湿可以将空气露点处理到
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60℃以下，但需要再生热进行再生，但这种成本相对较低且经济适用。二氧化碳去除方法主要包括吸附法、吸收法，膜分离法，这三种方式各有特点，膜分离法具有装置简单、投资低、效率高等优点，但膜分子分离不稳定，很难得到高纯度二氧化碳，吸收法是化学吸附，吸收溶剂耗能比较大，操作比较繁琐，吸附法是物理吸附，吸收能力大，吸收利用量少，但只适用于温度较低的情况。所以，对于一些低露点、低二氧化碳含量环境要求的实验环境，处理技术比较繁琐且成本高，很难对两种气体同时混合处理，从而营造一个低露点、低二氧化碳实验环境。因此十分需要一种操作便捷，可控范围广，营造出露点低且二氧化碳浓度低实验环境。申请号为CN202010019895.9的专利申请文件公开了一种快速营造极低露点空气环境的装置及方法。主要由真空抽气泵、鼓风机、空气组分混合箱、截止阀、光声光谱多气体分析仪、PID控制器、水蒸气添加设备以及连接以上装置的管路、电路和阀门组成。其采用真空泵预先抽真空后，再按所需要的空气组分的比例充入氮气和氧气，开启鼓风机后等待气体分析仪显示其中的水蒸气含量后，通过PID控制器控制水蒸气添加设备往空气组分混合箱加入水蒸气，以营造需要的环境。与现有技术方法相比，无需复杂的除湿技术就可以成功营造需要的环境。有效降低了营造极端低湿环境的成本。申请号为CN201921272084.9的技术专利，涉及一种厂房净化空调系统，包括低露点空气除湿处理机组和厂房，低露点空气除湿处理机组的第一进风口连接室外，厂房顶部设有第二排风口，低露点空气除湿处理机组设有第一回风口，第一回风口通过风管连接第二排风口，厂房底部设有第二排风口，第二排风口通过风管连接低露点空气除湿处理机组的第二排风口。本技术的有益效果是：通过低露点空气除湿处理机组分别处理室外新风和厂房内的湿负荷，降低空气处理机组的台数，减小空调机房的面积，并减少风管成本。申请号为CN201922353486.8的技术公开了一种连续稳定运行节能型低露点深度除湿系统，所述连续稳定运行节能型低露点深度除湿系统分高温级制冷模块和低温级制冷模块，高温级制冷模块无霜设计，低温级制冷模块采用双蒸发器和内部独特设计的双流通风道，通过增加风门来控制不同风道的使用，实现蒸发器融霜的同时，保证制冷系统连续稳定运行；且利用高温级制冷模块的冷凝热加热出风，可以减少出风
再热的功耗，还可给低温级蒸发器进行融霜，减少低温级系统的融霜时间，节能效果显著。但上述技术方案难以同时营造一个低露点和低二氧化碳含量实验环境，无法将水蒸气、二氧化碳处理到目标要求浓度满足不同水蒸气及二氧化碳含量组合工况营造需求。

技术实现思路

[0003]为了克服传统的除湿和除二氧化碳装置能耗高、处理时间长、氮气消耗大的问题，本专利技术提供一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及其装置，该装置操作便捷，可控范围广，实现露点从
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80℃到20℃、二氧化碳浓度从1ppm到100ppm的特殊实验环境营造，处理水蒸气、二氧化碳浓度可以达到<1ppm，特别是在人工环境营造领域，可营造出需要的干燥空气且低碳实验环境，适应于不同干燥度需求的各类实验。
[0004]本专利技术的装置采用“置换+净化配气法”的原理，先采用高纯氮气置换舱体内原有空气，再开启内部净化循环系统，去除水蒸气及二氧化碳，使舱体内形成惰性气氛，再开启旁通风机循环系统，同时往实验舱体内输入定量水蒸气，二氧化碳，完成不同水蒸气及二氧化碳浓度混合工况，实现露点从
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80℃到20℃、二氧化碳浓度从1ppm到100ppm的特殊实验环境营造。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案。
[0006]一种营造低露点和低二氧化碳环境的装置，包括不锈钢实验舱、露点仪、PLC压力控制系统、真空表、过渡舱、密封性手套、真空泵、循环风机、净化柱、汽化模块、二氧化碳分析仪、减压阀、电磁阀、气体过滤器、单向截止阀、质量流量计、精密注射泵及气体管路，所述不锈钢实验舱是环境营造主舱体，其气密性好，泄漏率低，保证环境营造不受外界空气的影响，所述真空泵用于抽真空，对过渡舱抽真空，其真空度可达
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0.1Mpa，用于环境营造好后，方便物料、设备的进出，所述PLC压力控制系统，可实现自动控制箱体内压力，所述循环风机可连接净化柱和实验主舱体，可完成实验舱内部气体不断循环净化，所述露点仪和二氧化碳分析仪可实时监测能实验环境的露点值和二氧化碳值，并与初始设定的浓度值进行比较，进而调整精密注射泵和二氧化碳质量流量计的流量值，所述汽化模块是将按比例调制好的去离子水汽化并与调制好的二氧化碳气体进行混合输出到实验舱，所述净化柱是用于除水除碳的高性能分子筛材料，所述气体过滤器用于去除气体杂质，所述密封性手套，方便实验人员在不同环境下操作实验，所述精密注射泵和质量流量计可完成任意组分水蒸气和二氧化碳浓度配比，实验环境所需配比量可通过二氧化碳分析仪和露点仪实时监测反馈后进行微量调整，从而完成实验环境按需配比控制。
[0007]优选地，所述露点仪和二氧化碳分析仪用于实时监测实验环境露点及二氧化碳含量值。
[0008]优选地，所述PLC压力控制系统，可实现自动控制箱体压力，当实验舱体内压力过大，自动开启电磁阀泄压。
[0009]优选地，所述汽化模块，用于水蒸气实时定量汽化，两通道，将配比好的二氧化碳和水蒸气进行混合后通过管道输入到实验舱。
[0010]优选地，所述精密注射泵，用于往所述汽化模块中加入定量去离子水。
[0011]优选地，所述过渡舱有内外两个门，其可抽真空，上端安装有真空表，下端连接真空泵，过渡舱真空度可达
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0.1Mpa，过渡舱方便物料、设备的进入，实验舱内的物料设备进
入，需要对过渡仓进行多次抽气/充气的循环，实验舱内的惰性气氛可以通过与之相连的电磁阀和气体管路进入到过渡舱。
[0012]优选地，所述净化柱采用高性能的分子筛，用于除水，除二氧化碳，采用并联方式，两个净化柱可以交替使用。当使用净化柱1进行循环时，该净化柱上面的两个阀门打开，此时净化柱2上面的两个阀门处于关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种营造低露点和低二氧化碳环境的装置，其特征在于，包括实验舱，汽化模块和实验舱左部进口连接，实验舱材质左下部连接有高纯氮气气源，气体管路上依次设置减压阀、气体过滤器、电磁阀、质量流量计、单向截止阀；露点仪设置在实验舱顶部，二氧化碳分析仪(11)设置在实验舱左部并靠近汽化模块(10)，实验舱右上部安装PLC压力控制系统(3)并设有电磁泄压阀，过渡舱(5)安装在实验舱右下部，过渡舱还与真空泵7相连接；实验舱中部安装密封性手套；实验舱下部安装有气体净化循环系统；汽化模块左端接通两路气路，其中一路是二氧化碳气源，其与汽化模块之间依次设置减压阀、气体过滤器、电磁阀、质量流量计、单向截止阀；另一路是精密注射泵。2.根据权利要求1所述的营造低露点和低二氧化碳环境的装置，其特征在于，所述的气体净化循环系统，包括气体过滤器(14)、电磁阀(13)、净化柱(9)、循环风机(8)，气体过滤器(14)设置在净化柱之前的管路上，管路上还设置了电磁阀控制内部循环的启停，净化柱后部连接循环风机，开启循环风机、电磁阀、净化柱和气体过滤器完成实验舱内部气体净化循环；净化柱数量是两组，相互之间并联，开启任一吸附柱的阀门及其气体管路，完成净化循环工作，当其吸附饱和后，开启另一备用净化柱继续完成净化吸附。3.根据权利要求1所述的营造低露点和低二氧化碳环境的装置，其特征在于，过渡舱上部连接真空表(4)，下端连接一气体管路并与实验舱相通，此气体管路由电磁阀控制启停。4.根据权利要求1所述的营造低露点和低二氧化碳环境的装置，其特征在于，PLC压力控制系统可自动控制箱体压力，当压力大于设定上限值，PLC自动开启其下端的安全泄压阀，保护箱体内的设备、材料。5.基于权利要求1所述的营造低露点和低二氧化碳环境的装置营造低露点和低二氧化碳环境的方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、预先向实验舱(1)内持续不断的通入高纯氮气源，高纯氮气依次通过减压阀、气体过滤器、电磁阀、质量流量计、单向截止阀输入实验舱内，通过PLC控制系统设定好实验舱体内工作压力范围
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10mbar～10mbar，同时打开电磁排气阀向外排气，采用惰性气体置换实验舱内原有的水蒸气及二氧化碳，其置换效率η通过式(1)确定：其中：C
ppm
为所述实验舱内原有的水蒸气浓度；C'
ppm
为所述实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭福胜，王杰，王元靖，洪兴福，屠志远，李增军，郭佳全，韩旭，许继恒，刘立瑶，黄春杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：