CN108072156A - 一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于气流控制技术领域，涉及一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统。所述的气流控制系统包括依次连接的空气发生与过滤装置、流量控制装置、湿气发生与控制装置、加热恒温装置；所述的空气发生与过滤装置发生并过滤的空气经过流量控制装置进行流量与压力控制，经过湿气发生与控制装置进行加湿与控制湿度，经过加热恒温装置进行加热与控温。本发明的气流控制系统可自动控制湿气发生装置内的水位，可调整控制不同要求下的气流参数，并可根据需要载入示踪气体，特别适用于需要持续稳定的压力、温度和相对湿度的气流的试验中。

Description

一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统

技术领域

本发明属于气流控制技术领域，涉及一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统。

背景技术

在一些试验中，常需要使用稳定在一定压力、温度和相对湿度的试验气流，而根据试验需要，也常在气流中混合载入示踪气体。目前，多采用恒温恒湿箱来获得常压下所需温度和相对湿度的试验气流。但该种方式为敞开式环境，湿气体产生并充满于恒温恒湿箱体内，适合于将试验用元件置于环境箱内直接进行试验，不适合于载入示踪剂的试验，更不适合于有密封气路要求的试验系统。另外，目前市面上该种加湿方式所产生的气流温湿度的均匀度和波动度较差，温度均匀度/波动度一般在2℃/±0.5℃，湿度均匀度/波动度一般普遍在2.5％R.H./±2％R.H.范围，无法满足一些高精度试验的要求。而且由于该种方式的试验气流取自恒温箱箱内，由于水箱内水量的变化以及水温的波动，气流的压力接近环境压力并随之变化，这也不仅影响气流参数的精度及稳定性，更无法满足长时间连续试验的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，以解决现有技术通过恒温恒湿箱实现气流控制时气流温湿度的均匀度和波动度较差，不适合在气流中载入示踪剂，气流压力由于恒温恒湿箱内水量的变化以及水温的波动接近环境压力并随之变化，从而影响气流参数的精度及稳定性，无法满足长时间连续试验要求的技术问题。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其包括依次连接的空气发生与过滤装置、流量控制装置、湿气发生与控制装置、加热恒温装置；

所述的空气发生与过滤装置发生并过滤的空气经过流量控制装置进行流量与压力控制，经过湿气发生与控制装置进行加湿与控制湿度，经过加热恒温装置进行加热与控温。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其中所述的空气发生与过滤装置包括用于对空气进行压缩的空压机和对压缩空气进行净化的过滤器/吸附器。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其中所述的空气发生与过滤装置还包括贮气罐、冷干机，所述的空压机连接用于贮存压缩空气的所述的贮气罐，所述的贮气罐进一步与用于去除压缩空气中所含水分的冷干机连接，所述的冷干机进一步与所述的过滤器/吸附器相连接。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其中所述的过滤器/吸附器包括依次连接的活性炭吸附器、除油过滤器和空气过滤器。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其中所述的流量控制装置包括质量流量控制器和流量计，所述的质量流量控制器实现所述的流量控制，并在所述的质量流量控制器的出口管路上设置有用于测量气流流量的流量计。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其中所述的湿气发生与控制装置包括供水箱、气流导入系统、加湿器，

所述的供水箱给所述的加湿器供水，所述的气流导入系统向所述的加湿器导入气流；

所述的供水箱供给所述的加湿器的水经过控温加热后与所述的导入气流进行热交换与湿气交换，产生湿气流导出所述的加湿器。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其中所述的湿气发生与控制装置还包括旁路气流导入系统，导出所述的加湿器的湿气流进一步与所述的旁路气流导入系统导入的干气流进行混合，以调节干湿气体比例。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其中所述的加热恒温装置依次包括用于给气流加热的加热管，用于去除加热后气流中多余水分的滤水器和对滤水后的气流进行加热恒温的恒温管。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其中所述的气流控制系统还包括节流阀和过滤器，气流在经过流量控制装置、湿气发生与控制装置、加热恒温装置后经过节流阀和过滤器进行最后的节流与过滤。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其中所述的气流控制系统还包括示踪剂控制与导入装置，

所述的示踪剂控制与导入装置包括质量流量控制器、流量计，所述的质量流量控制器控制导入的示踪剂的流量；所述的流量计连接在所述的质量流量控制器后，用于测量导入的示踪剂的流量，

从所述的流量计流出的示踪剂进入所述的加热恒温装置。

本发明的气流控制系统可自动控制湿气发生装置内的水位，可调整控制不同要求下的气流参数，并可根据需要载入示踪气体，特别适用于需要持续稳定的压力、温度和相对湿度的气流的试验中。

附图说明

图1为示例性的本发明的可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

示例性的本发明的可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统如图1所示，包括依次连接的空气发生与过滤装置1、流量控制装置2、湿气发生与控制装置3、加热恒温装置4、节流阀6和过滤器7，并包括设置在加热恒温装置4前，用于导入示踪剂的示踪剂控制与导入装置5。

空气发生与过滤装置1包括用于对空气进行压缩的无油空压机11、贮存压缩空气的贮气罐12、冷干机13、活性炭吸附器14、除油过滤器15和空气过滤器16。无油空压机11与用于贮存压缩空气的贮气罐12连接，贮气罐12与用于去除压缩空气中所含水分的冷干机13连接，冷干机13先后与用于对压缩空气进行净化的活性炭吸附器14、除油过滤器15和空气过滤器16连接。无油空压机11内的压缩空气进入贮气罐12后，经压力调节阀减压后进入冷干机13，除去空气中所含的水分，之后依次经过活性炭吸附器14、除油过滤器15和空气过滤器16以去除杂质。

流量控制装置2包括用于将气流稳定在某一流量的质量流量控制器21和在质量流量控制器21出口连接的管路上设置的用于测量气流流量的转子流量计22。去除杂质的压缩空气经压力调节阀后通过质量流量控制器21，调节质量流量控制器21至气体总流量满足要求，转子流量计22同时测量气流流量。

湿气发生与控制装置3包括流量控制器31、流量控制器32、供水箱33、潜水泵331、储水罐34、液位传感器341、液位计342、加湿器35、狭缝喷嘴351、温度探头352、PID温控仪353、辅加热器354、主加热器355、汽水分离器36、混合阀37、温湿度测量仪38。用于提供去离子水的供水箱33通过内部放置的潜水泵331的出水管路与用于储水和显示液位的储水罐34连接。储水罐34内设置有液位传感器341和液位计342，液位传感器341通过液位浮球的变化来自动控制潜水泵331的启停工作；储水罐34内的水利用连通器原理通过侧面管路进入用于给气流加湿的加湿器35。加湿器35的进气口、出气口管路均连接有防止气流逆流的单向阀和控制阀。气流经过流量控制装置2的质量流量控制器21和转子流量计22后经流量控制器31进入湿气发生与控制装置3的加湿器35。从储水罐34进入加湿器35内的水被加湿器35底部设置的主加热器355和PID温控仪353控制的辅加热器354依次加热，然后与经加湿器35的狭缝喷嘴351喷出的气流充分进行热交换与湿气交换。经热交换与湿交换的湿气流通过加湿器35的出口流出进入带有保温措施的管路，经汽水分离器36去除过多的水分后，在混合阀37处与流量控制器32控制的干气流混合为一定温度和相对湿度的湿气流。湿气流的温度和相对湿度可以通过设置在混合阀37后的温湿度测量仪38测量。设置在加湿器35中的温度探头352用于测量加湿器35中水的温度，并将此温度值反馈给PID温控仪353来控制辅加热器。

加热恒温装置4内设有加热管41、滤水器42、恒温管43、温度传感器44、绝对压力传感器45、露点湿度传感器46、气体采样器47、压差传感器48、温湿度传感器49、试验床40。用于将混合气流升温的加热管41与用于去除气流中多余水分的滤水器42连接；滤水器42与用于给气流加热恒温的恒温管43连接，在与恒温管43连接的管线上还依次设有用于测量经过加热管41后气流温度、绝对压力和相对湿度的温度传感器44、绝对压力传感器45、露点湿度传感器46。露点湿度传感器46的出口管路连接用于吸附试验气流中示踪剂的可快速拆装式气体采样器47，置有压差传感器48的气体采样器47连接用于校核气流温湿度的温湿度传感器49，温湿度传感器49的出口管路连接用于吸附采样器下游试验气流中示踪剂的床深可调节式的试验床40。湿气流进入加热恒温装置4内的加热管41进行热交换，多余水分经滤水器42去除后的气流进入恒温管43再次充分热交换恒定温度，之后依次经温度传感器44、绝对压力传感器45、露点湿度传感器46测量气流参数，之后试验气流进入可快速拆装式气体采样器47，其中的示踪剂被吸附，压差传感器48用于测量采样器47的压差，采样器47吸附后气流进入下游试验床40，之后流出加热恒温装置4，经节流阀6、过滤器7进入排风系统中。

示踪剂控制与导入装置5包括用于存储吹扫管路的氮气的氮气瓶51和用于存装示踪剂的钢瓶52。氮气瓶51出口端、钢瓶52出口端连接用于控制示踪剂流量的质量流量控制器53，在与质量流量控制器53出口连接的管路上设有用于测量气流流量的转子流量计54，转子流量计的出口经单向阀55连接加热恒温装置4进口管路前的三通上。钢瓶52内的示踪剂气体由质量流量控制器53调节流量，转子流量计54测量流量后经单向阀55与湿气发生与控制装置3发生的湿气流汇合后进入加热恒温装置4。

该系统可连续产生的气流参数(在绝对压力为100kPa下)为：

1)温度：常温-80℃，精度±0.5℃；

2)相对湿度：10-98％，精度±1％，

而且该系统可以根据试验需要决定控制系统中是否注入示踪剂。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种可持续实现稳定压力、温度和相对湿度的气流控制系统，其特征在于：所述的气流控制系统包括依次连接的空气发生与过滤装置、流量控制装置、湿气发生与控制装置、加热恒温装置；

所述的空气发生与过滤装置发生并过滤的空气经过流量控制装置进行流量与压力控制，经过湿气发生与控制装置进行加湿与控制湿度，经过加热恒温装置进行加热与控温。

2.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于：所述的空气发生与过滤装置包括用于对空气进行压缩的空压机和对压缩空气进行净化的过滤器/吸附器。

3.根据权利要求2所述的气流控制系统，其特征在于：所述的空气发生与过滤装置还包括贮气罐、冷干机，所述的空压机连接用于贮存压缩空气的所述的贮气罐，所述的贮气罐进一步与用于去除压缩空气中所含水分的冷干机连接，所述的冷干机进一步与所述的过滤器/吸附器相连接。

4.根据权利要求2所述的气流控制系统，其特征在于：所述的过滤器/吸附器包括依次连接的活性炭吸附器、除油过滤器和空气过滤器。

5.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于：所述的流量控制装置包括质量流量控制器和流量计，所述的质量流量控制器实现所述的流量控制，并在所述的质量流量控制器的出口管路上设置有用于测量气流流量的流量计。

6.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于：所述的湿气发生与控制装置包括供水箱、气流导入系统、加湿器，

所述的供水箱给所述的加湿器供水，所述的气流导入系统向所述的加湿器导入气流；

所述的供水箱供给所述的加湿器的水经过控温加热后与所述的导入气流进行热交换与湿气交换，产生湿气流导出所述的加湿器。

7.根据权利要求6所述的气流控制系统，其特征在于：所述的湿气发生与控制装置还包括旁路气流导入系统，导出所述的加湿器的湿气流进一步与所述的旁路气流导入系统导入的干气流进行混合，以调节干湿气体比例。

8.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于：所述的加热恒温装置依次包括用于给气流加热的加热管，用于去除加热后气流中多余水分的滤水器和对滤水后的气流进行加热恒温的恒温管。

9.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于：所述的气流控制系统还包括节流阀和过滤器，气流在经过流量控制装置、湿气发生与控制装置、加热恒温装置后经过节流阀和过滤器进行最后的节流与过滤。

10.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于：所述的气流控制系统还包括示踪剂控制与导入装置，

所述的示踪剂控制与导入装置包括质量流量控制器、流量计，所述的质量流量控制器控制导入的示踪剂的流量；所述的流量计连接在所述的质量流量控制器后，用于测量导入的示踪剂的流量，

从所述的流量计流出的示踪剂进入所述的加热恒温装置。