CN104849170A - 一种太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其包含：测试装置；气体循环系统，其与所述的测试装置对应连接，使气体进出测试装置；温度湿度控制单元，其设在所述的气体循环系统内，用于控制气体循环系统中气体的温度和湿度以模拟不同大气环境。其优点是：本测试系统适用于测试单独吸附剂以及成型吸附床的吸附性能；其通过称重法测试被测单元的吸附量和吸附速率，测量精度高；本系统可以模拟不同工况下的气体测试环境，适用范围广，操作方便。

Description

一种太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种吸附性能测试系统，具体涉及一种太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统及其方法。

背景技术

由于空气取水的便利性和实用性，研究人员制造出了各类可以吸附空气中水蒸气的吸附剂、吸附床以及吸附取水装置；

申请公布号CN101906799A就公开了“一种太阳能吸附制水管” ，其利用13X 沸石复合吸附剂对水蒸气吸附脱附性能，结合太阳能集热真空管的高效集热特点，使得吸附床内部温度达到200℃以上，有效地将吸附的水蒸气脱附出来，从而获得较高的制水能力，其不仅为旅行者的饮水需求提供便利，对解决全球淡水资源稀缺问题也具有积极影响；为进一步改进和研究其吸附品质，就需要有相应的吸附性能测试系统；

目前，被公开的用于测试吸附剂吸附性能的专利有：授权公布号CN202119741“一种吸附性能测试的装置”、申请公布号CN102288689A“一种活性半焦吸附剂吸附性能的测试装置和方法”等，上述公开的测试方法主要是闭式吸附法，可以应用于吸附制冷工质的吸附性能测试，但无法满足对开式（暴露于空气）状态下上述太阳能吸附制水管中吸附剂的吸附性能的测试需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统及其方法，其能模拟不同气候条件，准确测试出在不同气候条件下吸附剂测试装置的吸附性能。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其特征是，包含：

测试装置；

气体循环系统，其与所述的测试装置对应连接，使气体进出测试装置；

温度湿度控制单元，其设在所述的气体循环系统内，用于控制气体循环系统中气体的温度和湿度以模拟不同大气环境。

上述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其中：

其中，所述的气体循环系统包含：

主管道，其两端设有吸风口和排风口，吸风口处设置风机，使气体循环；

其中，所述的测试装置包含：

小试样测试箱，用于放置待测试的个体吸附剂，其对应连接所述主管道的吸风口和排风口；

测试管，用于放置待测试的整体成型吸附床，其对应连接所述主管道的吸风口和排风口。

上述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其中，所述的温度湿度控制单元设置在主管道内，该温度湿度控制单元包含：

制冷装置蒸发器，其位于所述主管道的吸风口和排风口之间；

加热器，其位于所述主管道的吸风口和排风口之间；

加湿器，其位于所述主管道的吸风口和排风口之间；

除湿装置，其位于所述主管道的吸风口和排风口之间，其通过旁通管并联于所述的主管道上；

温度传感器，其设置在所述主管道的排风口处，其通过PID控制器与所述的加热器连接；

湿度传感器，其设置在所述主管道的排风口处，其通过PID控制器与所述的加湿器连接。

上述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其中，所述的小试样测试箱包含：

气体室，其对应连接所述主管道的吸风口和排风口，其内部设有挡风板；

称重装置，其设置在所述的气体室内，并位于挡风板下方。

上述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其中：

所述气体室内的挡风板设为双层，在该两层挡风板上分别设有互相垂直的过气通道。

上述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其中，所述的测试管包含：

第一气腔，其与所述主管道的排风口对应连接，其内部设有可调整风向的挡风板；

第二气腔，其与所述主管道的吸风口对应连接，其内部设有可调整风向的挡风板；

测试腔，其中部设有第一空心轴，该测试腔的两端分别通过第二空心轴与所述的第一气腔以及第二气腔连接，使气体进出测试腔；所述的第一空心轴与两根第二空心轴分别通过螺纹连接，使测试腔调整到不同的测试角度。

上述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其中：

在所述测试腔上开口并设置法兰，该法兰内设有可伸缩的卡槽组件；

在所述整体成型吸附床被测端的尾部设置卡口组件，将被测端从法兰处伸入测试腔，卡口组件与卡槽组件对应连接以将整体成型吸附床固定，同时卡口组件将被测端与测试腔外部隔离。

上述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其中：气体循环系统内设有若干管路开合机构，用于控制气体循环系统中气体流向，实现对小试样测试箱内吸附剂和/或测试管内整体成型吸附床的吸附性能测试。

一种太阳能吸附制水管开式吸附性能测试方法，其特征是，包含以下步骤：

S1、将被测单元放入测试装置内；

S2、向测试装置内通入测试气体；

S3、利用称重法测量出被测单元的吸附量以及吸附速率。

上述的太阳能吸附制水管开式吸附性能测试方法，其中，所述的S3包含：

测试时，控制测试气体的气流方向及气流流速。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本测试系统适用于测试单独吸附剂以及成型吸附床的吸附性能；其通过称重法测试被测单元的吸附量和吸附速率，测量精度高；本系统可以模拟不同工况下的气体测试环境，适用范围广，操作方便。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中测试管和整体成型吸附床的配合结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示；一种太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其包含：测试装置；气体循环系统，其与所述的测试装置对应连接，使气体进出测试装置；温度湿度控制单元，其设在所述的气体循环系统内，用于控制气体循环系统中气体的温度和湿度以模拟不同大气环境。

其中，所述的气体循环系统包含：主管道1，其两端设有吸风口和排风口，吸风口处设置风机11，使气体循环，同时起到控制风速及风向的作用；其中，所述的测试装置包含：小试样测试箱2，用于放置待测试的个体吸附剂4，其对应连接所述主管道1的吸风口和排风口；测试管3，用于放置待测试的整体成型吸附床5，其对应连接所述主管道1的吸风口和排风口。

所述的温度湿度控制单元设置在主管道1内，该温度湿度控制单元包含：制冷装置蒸发器12，其位于所述主管道1的吸风口和排风口之间；加热器13，其位于所述主管道1的吸风口和排风口之间；加湿器14，其位于所述主管道1的吸风口和排风口之间；除湿装置15，其位于所述主管道1的吸风口和排风口之间，其通过旁通管并联于所述的主管道上；温度传感器131，其设置在所述主管道1的排风口处，其通过PID控制器与所述的加热器13连接；湿度传感器141，其设置在所述主管道1的排风口处，其通过PID控制器与所述的加湿器14连接，加湿器14采用高压雾化加湿器，本实施例中，所述的制冷装置为压缩制冷，其包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及所述的蒸发器12，由于制冷装置无法调整冷热量，故利用PID控制器间接控制加热器13 加热来平衡多余冷量。本实施例中，所述的除湿装置15为高效吸附剂，且吸附饱和后可以加热脱附循环使用。

所述的小试样测试箱2包含：气体室，其对应连接所述主管道1的吸风口和排风口，其内部设有挡风板22；称重装置21，其设置在所述的气体室内，并位于挡风板22下方。所述气体室内的挡风板22设为双层，在该两层挡风板22上分别设有互相垂直的过气通道，循环风从挡风板22的顶部进入，经双层挡风板过滤后，风速更加均匀稳定。本实施例中，所述的气体室由一有机玻璃箱体制成，箱体前玻璃可打开，用于放置和取出小试样；所述的称重装置21为FANGRUI电子天平，该电子天平具有四周和顶部的可移动挡风玻璃板，电子天平的称重盘上放有用于放置小试样的不锈钢网盘，测试时，打开电子天平四周的挡风玻璃板，关闭顶部挡风玻璃板，可大大减小测量误差。

如图2所示，所述的测试管3包含：第一气腔31，其与所述主管道1的排风口对应连接，其内部设有可调整风向的挡风板311；第二气腔32，其与所述主管道1的吸风口对应连接，其内部设有可调整风向的挡风板321；测试腔33，其中部设有第一空心轴，该测试腔33的两端分别通过第二空心轴6与所述的第一气腔31以及第二气腔32连接，使气体进出测试腔33；所述的第一空心轴与两根第二空心轴6分别通过螺纹连接，使测试腔33调整到不同的测试角度。

在所述测试腔33上开口并设置法兰331，该法兰331内设有可伸缩的卡槽组件；在所述整体成型吸附床5被测端的尾部设置卡口组件，将被测端从法兰331处伸入测试腔33，卡口组件与卡槽组件对应连接以将整体成型吸附床固定，同时卡口组件将被测端与测试腔33外部隔离。本实施例中，所述的卡槽组件包含设置在法兰331内的呈90°间隔的4个弹簧332，每根弹簧332一端分别与法兰331相抵，其还包含与各个弹簧332另一端固定连接的卡块333，卡块333在弹簧332的弹力作用下可以进出法兰331，在卡块333上设置牵拉线3331；所述的卡槽组件包含一对密封圈51、52，密封圈51、52间隔设置在整体成型吸附床5被测端的尾部，间隔距离与卡块333匹配，需要撤出吸附床5时，向外拉扯牵拉线3331，卡块333进入法兰331，密封圈51、52与卡块333脱开。

气体循环系统内设有若干管路开合机构，用于控制气体循环系统中气体流向，实现对小试样测试箱2内吸附剂4和/或测试管3内整体成型吸附床5的吸附性能测试。本实施例中，所述的管路开合机构为图1中所示的阀门F1~F10，F1用于隔断主管道1的排风口，F2、F3用于隔断除湿装置15，F4、F5用于将气体循环系统与小试样测试箱2进行隔断，F6、F7用于将气体循环系统与测试管3进行隔断，F8、F9配合作为系统外部空气进出小试样测试箱2的出入口，F8、F10配合作为系统外部空气进出测试管3的出入口。

一种太阳能吸附制水管开式吸附性能测试方法，其包含以下步骤：

S1、将被测单元放入测试装置内；

S2、向测试装置内通入测试气体；

S3、利用称重法测量出被测单元的吸附量以及吸附速率。

上述的太阳能吸附制水管开式吸附性能测试方法，其中，所述的S3包含：

测试时，控制测试气体的气流方向及气流流速。

实施例一

测试吸附剂4吸附性能时，先把待测物放置在天平托盘大小的不锈钢网上，确保吸附剂4铺满不锈钢网且彼此互不接触，这样可以测得单独个体吸附剂4的吸附性能，将托盘放到电子天平21上，记录称得的质量；当需要高温高湿气体时，如模拟海岛环境等，则打开阀门F1、F4、F5，其余阀门关闭，设定所需温度和湿度，则控制器自动调节加热器13的功率和高温雾化加湿器14的加湿量，当需要高温抵湿气体时，如模拟沙漠环境等，则打开阀门F1、F2、F3、F4、F5，其余阀门关闭，主管路提供湿气体，旁通除湿装置15提供干气体，通过调节阀门F1、F2、F3的开度大小来控制气体湿度；当需要低温环境时，制冷装置来提供，并通过PID控制器控制加热器13 加热来平衡多余冷量，上述公开中，均由风机11提供气体循环动力；单独吸附剂4在所设定的恒温恒湿环境下进行吸附，当吸附剂4质量不再变化时，吸附结束，再次记录称得质量，根据前后质量变化可测出吸附剂4吸附的水量，根据吸附时间可测出吸附剂4的吸附速率，测试人员也可在吸附过程中多次记录数值，以观察吸附量的变化曲线。

实施例二

测试整体成型吸附床5吸附性能时，在吸附床5的例如头部位置安装两个密封圈51、52，将其头部放进测试腔33，当密封圈52穿过卡块333后，卡块333在弹簧332的弹力作用下自动弹入密封圈52与密封圈51之间的间隙内使吸附床5固定妥当，待测端此时置于测试腔33中，根据需要可360°调节吸附床5的测试角度，通过旋动手动按钮7来改变挡风板32、33的风向；根据需要打开相应的阀门F1、F2、F3、F6、F7，使模拟气体进入测试腔33，温度湿度调节方式与实施例一相同；在吸附过程中，采用间接测量法测得整体成型吸附床5的质量变化得出吸附量和吸附速率，取出吸附床5时，拉动牵拉线3331，卡块333被拽进法兰331内即可。当然，使F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7一起打开，本系统也可以对整体成型吸附床5和吸附剂4进行同步测试。

实施例三

当需要测试在变工况下的吸附性能时，比如想将测试样品处在外部空气环境下进行吸附测试，则主管道2的温度湿度控制单元停止工作打开风机11，测试样品为吸附剂4时打开F1、F4、F8、F9，测试样品为整体成型吸附床5时，打开F1、F6、F8、F10，具体测试方法与实施例一、二相同，不再详述。

使用本发明较现有技术相比，具有如下优势：目前常用的重量测试法，只能对制作的小的试样进行吸附性能的测试，而在太阳能水管中由于吸附剂在管内的堆积和成型，其吸附系能会与单个的小试样性能差别很大，本测试方法基于整体成型的太阳能空气取水管吸附剂的吸附性能进行测试，不仅考虑到吸附剂的吸附性能而且与吸附剂设置通道、气流方向、流速等多因素有关，从而更加接近实际工况，为太阳能空气取水管提供基础数据。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其特征在于，包含：

测试装置；

气体循环系统，其与所述的测试装置对应连接，使气体进出测试装置；

温度湿度控制单元，其设在所述的气体循环系统内，用于控制气体循环系统中气体的温度和湿度以模拟不同大气环境。

2.如权利要求1所述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其特征在于：

其中，所述的气体循环系统包含：

主管道（1），其两端设有吸风口和排风口，吸风口处设置风机（11），使气体循环；

其中，所述的测试装置包含：

小试样测试箱（2），用于放置待测试的个体吸附剂（4），其对应连接所述主管道（1）的吸风口和排风口；

测试管（3），用于放置待测试的整体成型吸附床（5），其对应连接所述主管道（1）的吸风口和排风口。

3.如权利要求2所述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其特征在于：所述的温度湿度控制单元设置在主管道（1）内，该温度湿度控制单元包含：

制冷装置蒸发器（12），其位于所述主管道（1）的吸风口和排风口之间；

加热器（13），其位于所述主管道（1）的吸风口和排风口之间；

加湿器（14），其位于所述主管道（1）的吸风口和排风口之间；

除湿装置（15），其位于所述主管道（1）的吸风口和排风口之间，其通过旁通管并联于所述的主管道上；

温度传感器（131），其设置在所述主管道（1）的排风口处，其通过PID控制器与所述的加热器（13）连接；

湿度传感器（141），其设置在所述主管道（1）的排风口处，其通过PID控制器与所述的加湿器（14）连接。

4.如权利要求2所述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其特征在于，所述的小试样测试箱（2）包含：

气体室，其对应连接所述主管道（1）的吸风口和排风口，其内部设有挡风板（22）；

称重装置（21），其设置在所述的气体室内，并位于挡风板（22）下方。

5.如权利要求4所述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其特征在于：

所述气体室内的挡风板（22）设为双层，在该两层挡风板（22）上分别设有互相垂直的过气通道。

6.如权利要求2所述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其特征在于，所述的测试管（3）包含：

第一气腔（31），其与所述主管道（1）的排风口对应连接，其内部设有可调整风向的挡风板（311）；

第二气腔（32），其与所述主管道（1）的吸风口对应连接，其内部设有可调整风向的挡风板（321）；

测试腔（33），其中部设有第一空心轴，该测试腔（33）的两端分别通过第二空心轴（6）与所述的第一气腔（31）以及第二气腔（32）连接，使气体进出测试腔（33）；所述的第一空心轴与两根第二空心轴（6）分别通过螺纹连接，使测试腔（33）调整到不同的测试角度。

7.如权利要求6所述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其特征在于：

在所述测试腔（33）上开口并设置法兰（331），该法兰（331）内设有可伸缩的卡槽组件；

在所述整体成型吸附床（5）被测端的尾部设置卡口组件，将被测端从法兰（331）处伸入测试腔（33），卡口组件与卡槽组件对应连接以将整体成型吸附床固定，同时卡口组件将被测端与测试腔（33）外部隔离。

8.如权利要求2所述的太阳能吸附制水管的开式吸附性能测试系统，其特征在于：气体循环系统内设有若干管路开合机构，用于控制气体循环系统中气体流向，实现对小试样测试箱（2）内吸附剂（4）和/或测试管（3）内整体成型吸附床（5）的吸附性能测试。

9.一种太阳能吸附制水管开式吸附性能测试方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、将被测单元放入测试装置内；

S2、向测试装置内通入测试气体；

S3、利用称重法测量出被测单元的吸附量以及吸附速率。

10.如权利要求9所述的太阳能吸附制水管开式吸附性能测试方法，其特征在于，所述的S3包含：

    测试时，控制测试气体的气流方向及气流流速。