CN101811073A - 一种可控温的双层烟雾箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控温的双层烟雾箱，使用这种烟雾箱可以控制光化学反应的温度。烟雾箱由光化学反应舱、调控舱、控温系统和采样分析系统构成。烟雾箱的主体为双层结构，外层和内层均为透光材料；外层和内层之间的空间是调控舱，装有调控换气阀；内层所包围的空间是光化学反应舱，装有反应换气阀和采样口。本发明公布的这种双层烟雾箱能够对光化学反应的温度进行调节，同时保证了反应舱中的光化学反应不受各种调温装置的影响，因此，增加实验的可重复性和实验结果的可靠性。另外外层调控舱可以起到保护内层光化学反应舱的作用，并防止反应舱内的气体被污染。

Description

一种可控温的双层烟雾箱

技术领域

本发明涉及一种烟雾箱，特别涉及一种可以调节光化学反应的温度条件的双层烟雾箱。

背景技术

光化学烟雾是由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。

为了了解光化学反应机理，国内外科研机构普遍开展了利用光化学烟雾箱模拟大气光化学反应的实验研究。应用烟雾箱进行大气环境化学模拟研究不但能够排除复杂的气象、地形等因素的影响，从而在可以控制且能重复的条件下单纯地模拟大气中的化学过程，提炼出大气化学反应的本质，获得反应的机制机理，而且还可以开发并验证大气化学模式，其研究成果将为大气污染防治对策的制定提供科学依据。目前已知的国内外的烟雾箱分为室内和室外两种。室外烟雾箱的优点是可以直接利用阳光，缺点是光强随着自然条件的变化而变化，且周围环境也在不断变化。温度、湿度、光强等的不断变化和难以控制使得烟雾箱实验的可重复性变差。而室内烟雾箱可以对温度、湿度等因素提供精确的控制，实验的重复性较好。但由于人造光源的发射光谱不能在全波段上都与太阳光相同，使得测得的某些光化学反应速率与在阳光下得到的反应速率存在偏差。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的技术问题而提供一种既能利用阳光，同时又可精确控制实验条件，提高光化学反应实验精度的新型烟雾箱。

本发明为解决现有技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种双层烟雾箱，由光化学反应舱、调控舱、控温系统、采样分析系统构成。烟雾箱的主体为双层结构，外层和内层均为透光材料；内层包围的空间是光化学反应舱；外层和内层之间的空间是调控舱；反应舱和调控舱都是密封空间；光化学反应舱安装反应换气阀和采样口；调控舱安装调控换气阀。

控温系统可以使用液体循环控温或气体循环控温。在调控舱中安装风机，促进空气流动。控温系统的热交换器安装于调控舱中，环绕反应舱，热交换器呈网状分布，紧靠风机的出风口。

控温系统可以加入温度计和控制器，温度计置于光化学反应舱中，温度计的外表面是化学惰性材料，控制器用于控制热交换器的温度和风机的风速。可以根据温度计的温度反馈，对热交换器的温度进行自动控制。

烟雾箱可配备除湿器，用于降低调控舱的湿度，防止因温度变化造成的水凝结。

本发明所述的烟雾箱相比其他已知烟雾箱的优点在于：利用了烟雾箱的双层结构，通过改变外层的调控舱的温度，来间接改变内层光化学反应舱的温度，同时保证了反应舱中的光化学反应不受各种调温装置的影响；而且，调控舱包围光化学反应舱，调控舱相当于一个热库，可以减小反应舱温度的涨落；使反应舱中的温度更加稳定；另外，使用双层结构，外层对内层有保护作用，调控舱内充入纯净空气，进一步隔绝反应舱与外界的接触，可以保护对光化学反应舱中的实验气体不被污染。因此，使用本装置可以精确的控制实验的温度条件，增加实验的可重复性和实验结果的可靠性。

附图说明

图1为本发明示意图；

图中标记：1-外层；2-调控舱；3-除湿器；4-反应舱；5-内层；6-热交换器；7-风机；8-采样口；9-支架；10-反应换气阀；11-调控换气阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

如图1所示，双层烟雾箱，由反应舱4、调控舱2、控温系统和气路系统构成，烟雾箱的主体为双层结构，包括外层1和内层5，外层1和内层5均为透光材料；调控舱2是外层1和内层5之间的空间；调控舱2装有调控换气阀11；反应舱4是内层5所包围的空间；反应舱4装有反应换气阀10和采样口8。反应舱4和调控舱2都是可密封空间。控温系统包括热交换器6。热交换器6的变温方式是液体循环变温或气体循环变温。控温系统包括风机7，促进空气流动，风机7的出风口靠近热交换器6。控温系统加入温度计和控制器，温度计置于反应舱4中，控制器用于控制热交换器的温度和风机的风速。温度计的外表面是化学惰性材料。根据温度计的温度反馈，对热交换器6的温度进行自动控制。烟雾箱配备除湿器3，用于降低调控舱的湿度，防止因温度变化造成的水凝结。

为了研究大气在光照条件下发生的化学反应以及光化学烟雾的机理，需要进行大气光化学模拟实验，本发明所述的烟雾箱可以方便地控制光化学模拟实验的温度。

1.改变光化学反应舱的温度。首先，控制热交换器的温度，热交换器会使其周围的空气改变温度，同时打开风机，使调控舱中的空气流动，以求尽快达到热平衡。当整个调控舱中的温度都达到所需要的温度时，反应舱相当于被一个热库包围，这时只需要等待一段时间，反应舱中的温度就会因为热传递而逐渐变为所要调节的温度。

2.稳定光化学反应舱的温度。通过变温使光化学反应舱到达合适的温度后，需要保持在这一温度下。由于光化学反应舱中装有温度计，能将反应舱内的温度变化随时反馈至控温系统，根据反应舱温度的涨落，相应的降低和升高热交换器的温度，并控制风机的转动，可以将温度维持在比较平稳的值。

3.变温过程中，由于光化学反应舱和调控舱之间有时会存在温差，如果空气中有水蒸气，有可能在内层舱壁上形成水凝结，影响透光性。为了防止这种情况，反应气体应在充入反应舱之前除去水蒸气，而调控舱中可以加入除湿器，使调控舱中的空气流动都经过除湿器，降低水蒸气的含量。

以上所述，仅是用以说明本发明的具体实施案例而已，并非用以限定本发明的可实施范围，举凡本领域熟练技术人员在未脱离本发明所指示的精神与原理下所完成的一切等效改变或修饰，仍应由本发明权利要求的范围所覆盖。

Claims (9)

1.一种双层烟雾箱，由反应舱(4)、调控舱(2)、控温系统和气路系统构成，其特征在于：所述烟雾箱的主体为双层结构，包括外层(1)和内层(5)，所述外层(1)和内层(5)均为透光材料；所述调控舱(2)是外层(1)和内层(5)之间的空间；调控舱(2)装有调控换气阀(11)；所述反应舱(4)是内层(5)所包围的空间；反应舱(4)装有反应换气阀(10)和采样口(8)。

2.根据权利要求1所述的烟雾箱，其特征是：所述反应舱(4)和调控舱(2)都是可密封空间。

3.根据权利要求2所述的烟雾箱，其特征是：所述控温系统包括热交换器(6)。

4.根据权利要求3所述的调控温度的方法，其特征是：所述热交换器(6)的变温方式是液体循环变温或气体循环变温。

5.根据权利要求4所述的烟雾箱，其特征是：所述控温系统包括风机(7)，促进空气流动，风机(7)的出风口靠近热交换器(6)。

6.根据权利要求1所述的烟雾箱，其特征是：所述控温系统加入温度计和控制器，温度计置于反应舱(4)中，控制器用于控制热交换器的温度和风机的风速。

7.根据权利要求6所述的烟雾箱，其特征是：温度计的外表面是化学惰性材料。

8.根据权利要求7所述的烟雾箱，其特征是：根据温度计的温度反馈，对热交换器(6)的温度进行自动控制。

9.根据权利要求1所述的烟雾箱，其特征是：所述烟雾箱配备除湿器(3)，用于降低调控舱的湿度，防止因温度变化造成的水凝结。