CN201622758U - 一种测定湿空气状态参数的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测定湿空气状态参数的实验装置，该装置包括均设置在框架内的风机、转子流量计、空气预热器、蒸汽发生器、溶剂蒸发器、静态混合器、温度测定筒和相应的管路、管道。温度测定筒内设有干、湿球温度测定设备。风机通过管路与转子流量计进风口相通，且该管路上还串联一个空气调节阀；转子流量计的出口通过管道与空气预热器的进风口相通，空气预热器的出风口通过管道与静态混合器的进口相通；蒸汽发生器和溶剂蒸发器分别通过设有蒸汽调节阀和溶剂蒸汽调节阀的管路与静态混合器的进口处的管道相通；静态混合器的出口通过管道与温度测定筒的进口相通；温度测定筒的出口连接着排出管道；排出管道的另一端与真空干燥系统或大气相通。

Description

一种测定湿空气状态参数的实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种化工原理课程教学实验装置，特别涉及一种用于测定湿空气的状态参数的教学实验装置。

背景技术

湿空气作为工业生产中干燥湿物料的主要介质，其状态参数对干燥过程影响很大。为更好的设计干燥器和节省操作成本，了解湿空气的状态参数是很有必要的。湿空气的状态参数有许多种，包括绝对湿度、相对湿度、干球温度、湿球温度、绝热饱和冷却温度、露点、湿比热、湿比容、焓以及水汽分压等。这些参数多数是相关的，因此只要测出其中几个参数，就可以通过计算得到另外一些参数，从而了解湿空气的状态，指导干燥操作过程。

目前在高校教育的化工原理教学课程中，所讲干燥单元的实验操作中涉及到用湿空气干燥各物料的操作，相关的教学实验只有干燥实验而没有涉及湿空气的状态参数测定的实验。因此使得干燥教学不是相当完善，相关实践教学环节存在不足，这样学生对于干燥所用湿空气的状态参数的理解就不透彻。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种测定湿空气状态参数的实验装置，通过该实验装置可测定不同状态下的湿空气的干球温度和湿球温度。

实现本实用新型目的的技术方案是：本实用新型的测定湿空气状态参数的实验装置包括框架、风机、空气调节阀、转子流量计、空气预热器、蒸汽发生器、蒸汽排气阀、蒸汽调节阀、静态混合器、温度测定筒以及相应的管道。

风机和蒸汽发生器均安装在框架的底部。转子流量计、空气预热器和静态混合器均按照铅垂方式设置。

温度测定筒水平安装在框架上。温度测定筒上安装有真空表。温度测定筒中设有液杯和温湿度计探头，液杯设置在温度测定筒的底部，温湿度计探头的信号输出端穿出温度测定筒的筒壁，使用时与有关的电路装置电连接。温度测定筒上还设有干球温度测定设备和湿球温度测定设备。

风机的出风口通过管路与转子流量计下端的进风口相连通，风机与转子流量计之间的管路上还串联一个空气调节阀。空气预热器为内部设有加热丝的金属管或其它耐热管。转子流量计由其上端的出口通过管道与空气预热器的位于上端的进风口相连通。空气预热器的位于下端的出风口通过U型管道与静态混合器的位于下端的进口相连通。

蒸汽发生器的上盖上设有蒸汽管和排放管。排放管与大气相通，且排放管上串联有蒸汽排气阀。蒸汽管的另一端连接有蒸汽调节阀。蒸汽调节阀的另一端通过管道与静态混合器的进口处的管道相连通。

静态混合器的出口通过管道与温度测定筒的进口相连通。温度测定筒的出口与排出管道的一端密闭固定连接。排出管道的另一端与真空干燥系统或大气相通。

风机、空气预热器、静态混合器和蒸汽发生器在使用时需与专门的控制电路装置电连接。温湿度计探头在使用时与相关指示仪表电连接。

本实用新型的的测定湿空气状态参数的实验装置还包括溶剂蒸发器、溶剂排气阀和溶剂蒸汽调节阀。

溶剂蒸发器安装在框架的底部。溶剂蒸发器的上盖上设有排放管和溶剂蒸汽管。排放管与大气相通，且排放管上串联有溶剂排气阀。溶剂蒸汽管的另一端连接有溶剂蒸汽调节阀。溶剂蒸汽调节阀的另一端通过管道与静态混合器的进口处的管道相连通。

溶剂蒸发器在使用时需与专门的控制电路装置电连接。

上述温度测定筒具有圆筒或方筒形的通道。

干球温度测定设备和湿球温度测定设备均采用热电偶，它们各自的一端伸入温度测定筒内并相互临近，且用作湿球温度测定设备的热电偶的该端被一块纱布包裹，纱布的另一端伸入液杯中。干球温度测定设备和湿球温度测定设备采用热电偶时均与相关指示仪表电连接。

上述干球温度测定设备和湿球温度测定设备均采用玻璃温度计，它们各自的一端伸入温度测定筒内并相互临近，且用作湿球温度测定设备的玻璃温度计的水银球被一块纱布包裹，纱布的另一端伸入液杯中。

上述静态混合器的外表包覆用以保温的电热丝。

U型管道的底部设有一个向下的排放支管，排放支管上串联安装有一个排液球阀。

上述蒸汽发生器的上盖上还设有第一安全阀。

上述溶剂蒸发器的上盖上还设有第二安全阀。

本实用新型具有积极的效果：

(1)通过本实用新型的测定湿空气状态参数的实验装置可测定不同状态下的湿空气的干球温度和湿球温度，进而即可通过计算获得湿空气的其他状态参数，对于指导干燥操作过程很有意义。

(2)本实用新型的结构简单，且实验装置的大小可根据需要进行调整。实验装置中的各个构件都可以在市场买到或购买材料后通过简单加工即可获得，制作方便。

(3)本实用新型的实验装置完善了化工原理教学课程中的干燥教学，弥补了干燥教学中实践教学环节存在的不足，学生在学习湿空气相关课程时，学习了常压湿度图，通过该图，在获得湿空气的干球温度和湿球温度后可以查得其他状态参数，使学生对于干燥用湿空气的状态参数的理解较为透彻，对干燥教学起到了重要的推动作用。

(4)本实用新型还可测定空气-乙醇、空气-甲醇等空气-溶剂体系的干球温度和湿球温度，进而即可通过计算获得空气-乙醇体系混合空气的其他状态参数。了解空气-乙醇体系的干球温度、湿球温度等相关状态参数对相关化工生产操作有指导意义。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

上述附图中的标记如下：

框架1，

排出管道20，U型管道21，排放管22，蒸汽管23，排放管24，溶剂蒸汽管25，

风机31，空气调节阀32，转子流量计33，空气预热器34，

排液球阀4，

蒸汽发生器51，蒸汽排气阀52，第一安全阀53，蒸汽调节阀54，

溶剂蒸发器61，溶剂排气阀62，第二安全阀63，溶剂蒸汽调节阀64，

静态混合器7，

温度测定筒80，干球温度测定设备81，液杯82，湿球温度测定设备83，温湿度计探头84，真空表85。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本实施例的测定湿空气状态参数的实验装置包括框架1、风机31、空气调节阀32、转子流量计33、空气预热器34、排液球阀4、蒸汽发生器51、蒸汽排气阀52、第一安全阀53、蒸汽调节阀54、溶剂蒸发器61、溶剂排气阀62、第二安全阀63、溶剂蒸汽调节阀64、静态混合器7、温度测定筒80以及相应的管道。

框架1用于安装、置放本实验装置的各个零部件，本实施例中，框架1的外侧的基本形状为长方形的架体。

风机31、蒸汽发生器51和溶剂蒸发器61均安装在框架1的底部。转子流量计33、空气预热器34和静态混合器7均按照铅垂方式设置。

风机31的出风口通过管路与转子流量计33下端的进风口相连通，风机31与转子流量计33之间的管路上还串联一个空气调节阀32。空气预热器34为内有加热丝的金属管或其它耐热管。转子流量计33由其上端的出口通过管道与空气预热器34的位于上端的进风口相连通。

静态混合器7的外表包覆用以保温的电热丝。空气预热器34的位于下端的出风口通过U型管道21与静态混合器7的位于下端的进口相连通。U型管道21的底部设有一个向下的排放支管，排放支管上串联安装有一个排液球阀4。

蒸汽发生器51的上盖上设有第一安全阀53、排放管22和蒸汽管23。排放管22与大气相通，且排放管22上串联有蒸汽排气阀52。蒸汽管23的另一端连接有蒸汽调节阀54。

溶剂蒸发器61的上盖上设有第二安全阀63、排放管24和溶剂蒸汽管25。排放管24与大气相通，且排放管24上串联有溶剂排气阀62。溶剂蒸汽管25的另一端连接有溶剂蒸汽调节阀64。

蒸汽调节阀54和溶剂蒸汽调节阀64的另一端分别通过管道与静态混合器7的进口处的管道相连通。

温度测定筒80具有圆筒或方筒形的通道，设有进口和出口。温度测定筒80水平安装在框架1上，温度测定筒80上安装有真空表85，温度测定筒80中设有液杯82和温湿度计探头84，液杯82设置在温度测定筒80的底部，温湿度计探头84的信号输出端穿出温度测定筒80的筒壁，使用时与有关的电路装置电连接。温度测定筒80上还设有干球温度测定设备81和湿球温度测定设备83。干球温度测定设备81和湿球温度测定设备83均采用热电偶，它们各自的一端使用时与有关电路装置电连接，各自的另一端伸入温度测定筒80内并相互临近，且用作湿球温度测定设备83的热电偶的该端被一块纱布包裹，纱布的另一端伸入液杯82中。

静态混合器7的出口通过管道与温度测定筒80的进口相连通。温度测定筒80的出口与排出管道20的一端密闭固定连接。排出管道20的另一端与真空干燥系统或大气相通。

本实施例的测定湿空气状态参数的实验装置在使用前，还需安装专门的控制电路装置，用于对风机31、空气预热器34、静态混合器7、蒸汽发生器51和溶剂蒸发器61的工作进行控制，干球温度测定设备81、湿球温度测定设备83和温湿度计探头84均与相关指示仪表电连接。

测定常压湿空气的状态参数时，首先在液杯82内加入适量水，确保伸入液杯82的内的纱布能保持充分湿润；在蒸汽发生器51内装入适量水。然后关闭空气调节阀32、排液球阀4、第一安全阀53、蒸汽调节阀54和溶剂蒸汽调节阀64，打开蒸汽排气阀52。然后启动蒸汽发生器51，以较大的功率加热蒸汽发生器51内的水，待有水蒸汽产生后，关闭蒸汽排气阀52，打开蒸汽调节阀54，并按下控制电路装置的相应的按钮，使得蒸汽发生器51以较小的功率对其中的水进行加热，仅使得其维持沸腾的状态。同时启动风机31、空气预热器34和包裹在静态混合器7外表的保温电热丝，空气经风机31进入实验装置，根据转子流量计33所显示流量的大小，人工调节空气调节阀32将空气流量调节至适量，空气通过空气调节阀32和转子流量计33进入空气预热器34，在空气预热器34内被加热至一定温度后进入U型管道21；由蒸汽发生器51产生的蒸汽经蒸汽调节阀54进入U型管道21，在U型管道21内与被空气预热器34加热过的空气一起进入静态混合器7。空气与蒸汽在静态混合器7内充分保温混合成湿空气后，进入温度测定筒80内，再由温度测定筒80的出口进入排出管道20，通过排出管道20进入真空干燥系统或排出至大气中。

湿空气进入温度测定筒80后，通过干球温度测定设备81和湿球温度测定设备83获得湿空气的干球温度和湿球温度，在相关指示仪表的指示温度稳定后，读数。

通过旋转控制电路装置的相应的控制旋钮调节空气预热器34的加热温度，从而改变干球温度测定设备81所测得的干球温度，来获得相同湿度、不同干球温度的条件下，湿空气相应的湿球温度。

通过人工转动蒸汽调节阀54而调节进入U型管道21的蒸汽流量，从而改变湿空气的湿度，来获得相同温度、不同湿度的条件下，湿空气相应的干球温度和湿球温度。

通过温度测定筒80内的温湿度计探头84获得温度测定筒80内的温度数值和相对湿度数值，用以与干球温度测定设备81和湿球温度测定设备83所测得的数据进行数据比较。

实验操作中由于冷却而造成的水蒸汽液化，水流至U型管道21的底部后，可通过排液球阀4排出。

在获得所测湿空气相应的干球温度和湿球温度后，通过查询常压湿度图或者计算即可以获得湿空气的其他状态参数。

(实施例2)

本实施例的测定湿空气状态参数的实验装置，其余与实施例1相同，不同之处在于：干球温度测定设备81和湿球温度测定设备83采用玻璃温度计，则将纱布的一端伸入液杯82中，另一端包裹在湿球温度测定设备83的玻璃温度计的水银球上。可以直接通过人眼观察玻璃温度计的液位高度所在刻线来确定相应的数值。这样干球温度测定设备81和湿球温度测定设备83就不用与相关指示仪表连接。

(实施例3)

本实施例的测定湿空气状态参数的实验装置与实施例1完全相同，用于测定空气-乙醇或空气-甲醇等的空气-溶剂体系的状态参数。

测定空气-溶剂体系的状态参数时，首先在液杯82内加入适量乙醇(或甲醇等)溶剂，确保伸入液杯82的内的纱布能保持充分湿润；在蒸汽发生器51内装入适量乙醇(或甲醇等)溶剂。然后关闭空气调节阀32、排液球阀4、第二安全阀63、蒸汽调节阀54和溶剂蒸汽调节阀64，打开溶剂排气阀62。然后启动溶剂蒸发器61，以较大的功率加热溶剂蒸发器61内的溶剂，待有蒸汽产生后，关闭溶剂排气阀62，打开溶剂蒸汽调节阀64，并按下控制电路装置的相应的按钮，使得溶剂蒸发器61以较小的功率对其中的乙醇(或甲醇等)进行加热，仅使得其维持沸腾的状态。同时启动风机31、空气预热器34和包裹在静态混合器7外表的保温电热丝，空气经风机31进入实验装置，根据转子流量计33所显示流量的大小，人工调节空气调节阀32将空气流量调节至适量，空气通过空气调节阀32和转子流量计33进入空气预热器34，在空气预热器34内被加热至一定温度后进入U型管道21；由溶剂蒸发器61产生的蒸汽经溶剂蒸汽调节阀64进入U型管道21，在U型管道21内与被空气预热器34加热过的空气一起进入静态混合器7。空气与溶剂蒸汽在静态混合器7内充分保温混合后，进入温度测定筒80内，再由温度测定筒80的出口进入排出管道20，通过排出管道20进入真空干燥系统或排出至大气中。

混合空气进入温度测定筒80后，通过干球温度测定设备81和湿球温度测定设备83获得混合空气的干球温度和湿球温度，在相关指示仪表的指示温度稳定后，读数。

通过旋转控制电路装置的相应的控制旋钮调节空气预热器34的加热温度，从而改变干球温度测定设备81所测得的干球温度，来获得相同溶剂浓度、不同干球温度的条件下，混合空气相应的湿球温度。

通过人工转动溶剂蒸汽调节阀64而调节进入U型管道21的蒸汽流量，从而改变混合空气的溶剂浓度，来获得相同温度、不同溶剂浓度的条件下，混合空气相应的干球温度和湿球温度。

Claims (7)

1.一种测定湿空气状态参数的实验装置，其特征在于：包括框架（1）、风机（31）、空气调节阀（32）、转子流量计（33）、空气预热器（34）、蒸汽发生器（51）、蒸汽排气阀（52）、蒸汽调节阀（54）、静态混合器（7）、温度测定筒（80）以及相应的管道；

风机（31）和蒸汽发生器（51）均安装在框架（1）的底部；转子流量计（33）、空气预热器（34）和静态混合器（7）均按照铅垂方式设置；

温度测定筒（80）水平安装在框架（1）上；温度测定筒（80）上安装有真空表（85）；温度测定筒（80）中设有液杯（82）和温湿度计探头（84），液杯（82）设置在温度测定筒（80）的底部，温湿度计探头（84）的信号输出端穿出温度测定筒（80）的筒壁；温度测定筒（80）上还设有干球温度测定设备（81）和湿球温度测定设备（83）；

风机（31）的出风口通过管路与转子流量计（33）下端的进风口相连通，风机（31）与转子流量计（33）之间的管路上还串联一个空气调节阀（32）；空气预热器（34）为内部设有加热丝的金属管或其它耐热管；转子流量计（33）由其上端的出口通过管道与空气预热器（34）的位于上端的进风口相连通；空气预热器（34）的位于下端的出风口通过U型管道（21）与静态混合器（7）的位于下端的进口相连通；

蒸汽发生器（51）的上盖上设有蒸汽管（23）和排放管（22）；排放管（22）与大气相通，且排放管（22）上串联有蒸汽排气阀（52）；蒸汽管（23）的另一端连接有蒸汽调节阀（54）；蒸汽调节阀（54）的另一端通过管道与静态混合器（7）的进口处的管道相连通；

静态混合器（7）的出口通过管道与温度测定筒（80）的进口相连通；温度测定筒（80）的出口与排出管道（20）的一端密闭固定连接；排出管道（20）的另一端与真空干燥系统或大气相通。

2.根据权利要求1所述的测定湿空气状态参数的实验装置，其特征在于：还包括溶剂蒸发器（61）、溶剂排气阀（62）和溶剂蒸汽调节阀（64）；

溶剂蒸发器（61）安装在框架（1）的底部；溶剂蒸发器（61）的上盖上设有排放管（24）和溶剂蒸汽管（25）；排放管（24）与大气相通，且排放管（24）上串联有溶剂排气阀（62）；溶剂蒸汽管（25）的另一端连接有溶剂蒸汽调节阀（64）；溶剂蒸汽调节阀（64）的另一端通过管道与静态混合器（7）的进口处的管道相连通。

3.根据权利要求1或2所述的测定湿空气状态参数的实验装置，其特征在于：所述温度测定筒（80）具有圆筒或方筒形的通道；

干球温度测定设备（81）和湿球温度测定设备（83）均采用热电偶，它们各自的一端伸入温度测定筒（80）内并相互临近，且用作湿球温度测定设备（83）的热电偶的该端被一块纱布包裹，纱布的另一端伸入液杯（82）中；干球温度测定设备（81）和湿球温度测定设备（83）采用热电偶时均与相关指示仪表电连接。

4.根据权利要求1或2所述的测定湿空气状态参数的实验装置，其特征在于：所述干球温度测定设备（81）和湿球温度测定设备（83）均采用玻璃温度计，它们各自的一端伸入温度测定筒（80）内并相互临近，且用作湿球温度测定设备（83）的玻璃温度计的水银球被一块纱布包裹，纱布的另一端伸入液杯（82）中。

5.根据权利要求1或2所述的测定湿空气状态参数的实验装置，其特征在于：所述静态混合器（7）的外表包覆用以保温的电热丝；

U型管道（21）的底部设有一个向下的排放支管，排放支管上串联安装有一个排液球阀（4）。

6.根据权利要求1或2所述的测定湿空气状态参数的实验装置，其特征在于：所述蒸汽发生器（51）的上盖上还设有第一安全阀（53）。

7.根据权利要求2所述的测定湿空气状态参数的实验装置，其特征在于：所述溶剂蒸发器（61）的上盖上还设有第二安全阀（63）。

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