CN107121355B - 一种气体微压差发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气体微压差发生器，包括微压差发生器体，微压差发生器体是一柱状体，其中部设洞，洞的端口为用于安装电加热器的螺纹接口，微压差发生器体上设置U形气流孔，U形气流孔的一个端口为螺纹连接的进气口，进气口内设耐温的气体过滤器，U形气流孔的另一个端口为螺纹连接的出气口，U形气流孔的底部设耐温的气体过滤器，U形气流孔中的过滤器到连接进气口的部分为气体恒温器，气体恒温器为导热系数高的多孔中空的金属球组成，U形气流孔中的过滤器到连接出气口的部分为用金属毛细管束构成的气体压差发生器，气体压差发生器的两端各设置一压力传感器；在微压差发生器体上设温度传感器，外部设绝热层，绝热层外部为保护外罩。

Description

一种气体微压差发生器
技术领域
本发明属于消防灭火器材技术领域，具体涉及一种气体微压差发生器。
背景技术
气体灭火剂进行灭火过程中需要测得灭火剂浓度值，现有技术是采用气体采样方法进行，需要对采样气体进行过滤干燥处理后再对气体进行成分分析，测量精度较低，实时性较差，对一些有强气流流动的场合难于测量。
发明内容
本发明的目的在于：本发明采用热导系数较高的金属材料，使得整体传热快，易快速实现所需温度场，采用导热系数高的多孔中空的金属球构成气体恒温器，使得通过其中的气体温度很快达到整体发生器的温度，采用金属毛细管束构成的气体压差发生器以实现测量所需的层流流场，采用电加热和温度传感器采集温度的方法实现对整体发生器温度的有效控制，采用陶瓷纤维毯构成绝热层可以实现整体发生器温度恒定，这些技术的采用,实现了恒温层流流场环境，为应用泊肃叶定律获取流场中气体组份浓度成为可能。
本发明采用的技术方案为：一种气体微压差发生器，该气体微压差发生器包括微压差发生器体，微压差发生器体是一柱状体，由材质热导系数较高的金属材料构成，微压差发生器体的中部设洞，洞的端口为用于安装电加热器的螺纹接口，微压差发生器体上设置U形气流孔，U形气流孔的一个端口为螺纹连接的进气口，进气口内设耐温的气体过滤器，U形气流孔的另一个端口为螺纹连接的出气口，U形气流孔的底部设耐温的气体过滤器，U形气流孔中的过滤器到连接进气口的部分为气体恒温器，气体恒温器为导热系数高的多孔中空的金属球组成，U形气流孔中的过滤器到连接出气口的部分为用金属毛细管束构成的气体压差发生器，气体压差发生器的两端设置有压力传感器和压力传感器；在微压差发生器体上设温度传感器，外部设绝热层，绝热层外部为保护外罩。
其使用时，电加热器接通电源，给微压差发生器体加温，温度传感器将监视温度到设定温度时，电加热器处于保温状态，使整个微压差发生器体处在设定的恒温状态；待测气体从进气口进入，经过滤器滤去灰尘后通过恒温器，从恒温器中输出的气体是和微压差发生器体具有同样恒定温度的气体，经过过滤器到达压差发生器的入口，气体经过压差发生器后从出气口排出，通过压力传感器和压力传感器获得气体经过压差发生器前后压力，经过适当的计算获得气体的压差，由泊肃叶定律模型算出气体的组份浓度值。
本发明的原理在于：
根据泊肃叶定律：粘度为μ的流体，流经半径为R、长度为L的毛细管，设流经毛细管后两端的压降为Δp，流量为Q。在流型为层流的情况下，依泊肃叶定律，有以下关系：
Figure GDA0004125116880000021
即，在其他条件不变的情况下，毛细管两端的压降Δp，只是流体粘度μ的函数。不同类型流体的粘度不同，毛细管两端的压降必不相同。并且，可以用压降这一参数，定量表征不同流体的粘度大小。由(1)式可得：
μ＝kΔp (2)
其中，k是仪器参数，由实际使用的测量装置本身决定。
低压混合物的粘度可利用下面的经验公式进行计算：
Figure GDA0004125116880000022
式中，μmix为混合气体的粘度；yj为混合气体中i组分的摩尔分数；μi为混合气体中i组分的粘度；Mi为混合气体中i组分的分子量。
居于以上理论，本发明提出一种气体微压差发生器。当采样气体通过该装置时，可产生气体微压差。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明气体微压差发生器是一种获取气体流动压差的测量装置，能适用于包括单双组分的多数气体浓度测量。
(2)本发明气体微压差发生器采用恒温技术和毛细管束技术，在气体流动处于恒温环境和层流的过程中，所获取的气体流动压差数据符合泊肃叶定律的要求，从而可以用来测试气体的浓度数据。本技术为流动气体浓度的测试提供了一种方法，特别是为流动场所气体灭火剂浓度的测量提供了一个有效可行的解决方案。
(3)本发明气体微压差发生器采用导热系数高的多孔中空的金属球构成气体恒温器，使得通过其中的气体温度很快达到整体发生器的温度，采用电加热和温度传感器采集和控制温度的方法实现对整体发生器温度的有效控制，采用陶瓷纤维毯构成绝热层可以实现整体发生器温度恒定，这些技术的采用，实现了恒温层流流场环境。
附图说明
图1为本发明一种气体微压差发生器视图；
图2为加保温层气体微压差发生器示意图；
图3为单通道气体微压差发生器右侧视图；
图4为两通道气体微压差发生器右侧视图。
图中附图标记含义为：1为气体微压差发生器体，2为U形气流孔，3为洞，4为电加热器，5为气体恒温器，6为绝热层，7为外罩，8为进气口，9为出气口，10为M14螺纹孔接口，11为气体压力传感器，12为压力传感器，13为温度传感器，14为耐温气体过滤器，15为气体压差发生器，16为过滤器，17为进气口，18为排气口。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本发明的实施例。
实施例1：
如图1、图2和图3所示，本发明一种气体微压差发生器，气体微压差发生器体1是一铜材质的柱状体，其长度为300mm，高度为100mm，宽度为60mm，气体微压差发生器体1的中部设直径40mm，深220mm的洞3，洞3的端口为M14内螺纹孔接口10，用于安装M14外螺纹电加热器4，气体微压差发生器体1上设置直径为15mm，深220mm的U形气流孔2，U形气流孔2直径为15mm，底部长为60mm，U形气流孔2的一个为M10的内螺纹连接进气口8，进气口8内设长10mm直径15mm的耐温气体过滤器14，U形气流孔2的另一个端口为M10的螺纹孔出气口9，外接抽气泵的进气管，U形气流孔2的底部设长为60mm，直径为15mm耐温的气体过滤器16，U形气流孔2中的过滤器16到连接进气口8的部分为气体恒温器5，气体恒温器5为直径8mm多孔中空的铜质金属球组成，将直径2.5mm×壁厚0.3mm的304不锈钢毛细管用耐温胶粘连成束，安装在U形气流孔2中的过滤器16到连接的出气口9之间作为气体压差发生器15，在气体压差发生器15两端安装型号为HPX005GD气体压力传感器11和压力传感器12；气体微压差发生器体1上设温度传感器13为K型M3贴片热电偶，热电偶输出链接到型号为WHD的温度控制器控制电加热器的温度，外部的绝热层6采用的是3mm厚耐温的陶瓷纤维毯构成并密封，绝热层6外部的外罩7由1mm厚的不锈钢板制作而成。这样就做成了一路微压差气体浓度测量器。
装配时各部件连接处用密封胶涂抹，以防泄漏。用一卡箍将该气体微压差发生器固定在测试箱的底板上。
使用时将具有外螺纹M10的进气管与内螺纹孔进气口8固定连接，将接抽气泵的外螺纹M10进气管与内螺纹孔出气口9固定连接，开启抽气泵时就可以将待测试气体从孔进气口8进入气体微压差发生器中，从出气口9经抽气泵排出；待测试气体进入微压差发生器中，经过虑和恒温后通过毛细管束时，微压力传感器测得毛细管束两端的压力并传输给后续记录分析处理得到气体成分的浓度值测量。
该气体微压差发生器可用于CO，CO2，N2，灭火剂1301，1211等气体的浓度值。
实施例2：
本实施例2是在实施例1的基础上，增加了一路微压差气体浓度测量。气体微压差发生器体1仍是一铜质材料的柱状体，其长度为300mm，高度为100mm，宽动为100mm。
如图1、图2和图4所示，发生器体1的中部设直径40mm，深200mm的洞3，洞3的端口为M14螺纹孔接口10，用于安装电加热器4的，发生器体1上设置并排设置两个直径为15mm，深22cm的环形孔，分别有进气口8和进气口17，出气口9和排气口18。如图3所示，进气口8和出气口9构成的的U形气流孔，进气口17和排气口18构成的的U形气流孔，两个并排的U形气流孔结构及布置相同，将两个U形气流孔的排气口连通后接入抽气泵的进气口，两U形气流孔的进气口分别接两路入气口，这样就构成了一个两路通道的微压差气体浓度测量器。

Claims (2)

1.一种气体微压差发生器，其特征在于：该气体微压差发生器包括微压差发生器体(1)，微压差发生器体(1)是一柱状体，由材质热导系数较高的金属材料构成，微压差发生器体(1)的中部设洞(3)，洞(3)的端口为用于安装电加热器(4)的螺纹接口(10)，微压差发生器体(1)上设置U形气流孔(2)，U形气流孔(2)的一个端口为螺纹连接的进气口(8)，进气口(8)内设耐温的第一气体过滤器(14)，U形气流孔(2)的另一个端口为螺纹连接的出气口(9)，U形气流孔(2)的底部设耐温的第一气体过滤器(14)，U形气流孔(2)中的第二气体过滤器(16)到连接进气口(8)的部分为气体恒温器(5)，气体恒温器(5)为导热系数高的多孔中空的金属球组成，U形气流孔(2)中的第二气体过滤器(16)到连接出气口(9)的部分为用金属毛细管束构成的气体压差发生器(15)，气体压差发生器(15)的两端设置有压力传感器(11)和压力传感器(12)；在微压差发生器体(1)上设温度传感器(13)，外部设绝热层(6)，绝热层(6)外部为保护外罩(7)。
2.根据权利要求1所述的一种气体微压差发生器，其特征在于：使用时，电加热器(4)接通电源，给微压差发生器体(1)加温，温度传感器(13)将监视温度到设定温度时，电加热器(4)处于保温状态，使整个微压差发生器体(1)处在设定的恒温状态；待测气体从进气口(8)进入，经第一气体过滤器(14)滤去灰尘后通过恒温器(5)，从恒温器(5)中输出的气体是和微压差发生器体(1)具有同样恒定温度的气体，经过第二气体过滤器(16)到达压差发生器(15)的入口，气体经过压差发生器(15)后从出气口(9)排出，通过压力传感器(11)和压力传感器(12)获得气体经过压差发生器(15)前后压力，经过适当的计算获得气体的压差，由泊肃叶定律模型算出气体的组份浓度值。
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