CN101822966A - 大气光化学反应的控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种对光化学反应的温度进行调节的方法。这种方法主要利用了烟雾箱的双层结构，通过改变外层的调控舱的温度，来间接控制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。另外，烟雾箱的控温系统还可以包含温度计和控制器，可以对光化学反应的温度进行自动调控。因此，本方法提供的方法可以精确控制光化学反应的实验条件，增加了实验的可重复性以及实验结果的可靠性。

Description

大气光化学反应的控温方法

技术领域

本发明涉及一种调控光化学反应的温度的方法，特别涉及一种利用双层结构烟雾箱的调温方法。

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

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种对烟雾箱中光化学实验的调温方法，可精确控制实验条件，提高光化学反应实验的精确性。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

控制大气光化学反应温度的方法，包括如下步骤：

(1)向光化学反应舱中充入纯净空气和反应气体，向调控舱中充入纯净空气，将两舱密闭；

(2)改变调控舱中的热交换器的温度；

(3)打开调控舱中的风机，使空气流过热交换器，使整个调控舱中的空气温度尽快达到所要控制的温度；

(4)等待一段时间，通过热传递作用，光化学反应舱的温度将逐渐变为调控舱中的温度。

本发明所述的控温方法利用了一种双层烟雾箱，整个装置包括调控舱和光化学反应舱两个舱室；两个舱室都是可密闭的空间，并装有换气阀；调控舱包围光化学反应舱。

热交换器紧靠风机的出风口。

对热交换器的温度的改变可以采用液体循环变温或气体循环变温方法。

一种光化学反应的自动控温的方法，包括如下步骤：

(1)测量光化学反应舱的温度；

(2)将温度反馈至控制器，根据预先设定的程序，调节热交换器的温度和风机的速度，直至反应舱的温度达到要求。

应用上述自动控温方法，需要温度计和控制器。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。

一种除湿方法，步骤是使调控舱中的空气流动经过除湿器，吸收其中的水分。目的是降低空气中水蒸汽的含量，防止在变温过程中产生水凝结，影响光化学反应的光照。

本发明所述的方法相比现有技术的优点在于：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，本方法可以精确的控制实验条件，增加实验的可重复性和实验结果的可靠性。

附图说明

图1为本发明所述方法所使用的一种典型装置的示意图；；

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：

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，本发明所述的方法可用于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。

本发明所述的调压方法可利用如图1所示的装置来实施：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。

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 (8)

1.一种调控光化学反应温度的方法，包括如下步骤：

(1)向光化学反应舱中按比例充入纯净空气和反应气体，向调控舱中充入纯净空气，将两舱密闭；

(2)改变调控舱中的热交换器的温度；

(3)打开调控舱中的风机，使空气流过热交换器，使整个调控舱中的空气温度尽快达到所要控制的温度；

(4)等待一段时间，通过热传递作用，光化学反应舱的温度将逐渐变为调控舱中的温度。

2.根据权利要求1所述的调控温度的方法，其特征是：整个装置包括调控舱和光化学反应舱两个舱室；两个舱室都是可密闭的空间；调控舱包围光化学反应舱。

3.根据权利要求1所述的调控温度的方法，其特征是：热交换器紧靠风机的出风口。

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

5.一种光化学反应的自动控温的方法，包括如下步骤：

(1)测量光化学反应舱的温度；

(2)将温度反馈至控制器，根据预先设定的程序，调节热交换器的温度和风机的速度，直至反应舱的温度达到要求。

6.根据权利要求5所述的自动控温的方法，其特征是：光化学反应舱中装有温度计，温度计的外表面是化学惰性材料。

7.根据权利要求6所述的自动控温的方法，其特征是：控温系统包括控制器，用于控制热交换器的温度和风机的风速。

8.一种除湿方法，步骤是使调控舱中的空气流动经过除湿器，吸收其中的水分。

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