CN203291884U - 用于室外光化学综合实验系统的冷凝装置 - Google Patents

Abstract

一种用于室外光化学综合实验系统的冷凝装置，所述室外光化学综合实验系统包括烟雾箱、防护罩、冷凝装置、清洁空气装置和实验分析装置共五大部分，所述烟雾箱设置于一个混凝土建筑物的屋顶上，所述屋顶上具有一个矩形的开口，所述开口由一块铝板密封覆盖，所述烟雾箱整体设置于所述铝板上方；在所述烟雾箱下方的铝板的下方，设置有所述冷凝装置的冷凝管，所述冷凝管与设置于所述混凝土建筑物外侧的冷凝机组相连，所述烟雾箱内部还设置有所述冷凝装置的对流混合风扇，所述冷凝管与总管相连。本实用新型所提供的冷凝装置可以使得烟雾箱内部的温度保持均匀一致。

Description

用于室外光化学综合实验系统的冷凝装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于室外光化学综合实验系统的冷凝装置。

背景技术

光化学烟雾又称“光化学污染（photochemical pollution）”。大气中因光化学反应而形成的有害混合烟雾。如大气中碳氢化合物和氮氧化合物在阳光的作用下起化学反应所产生的化学污染物。1944年美国洛杉矶首次发生光化学烟雾，此后东京、墨西哥城、兰州、上海及其他许多汽车多污染重的城市，都曾出现过，已成为许多大城市的一种主要空气污染现象。

光化学烟雾是在复杂的体系中产生的，气象条件（大气的稳定度、风向、风速、湿度、阳光通量等）、污染物状况(成分、含量、排放)和化学反应等都起重要作用。因此，要弄清光化学烟雾的形成机理，除了实测受污染地区大气中污染物浓度外，还要把化学反应从复杂的气象条件中分离出来。

为此，国内外科研机构设计了各种类型的光化学烟雾箱，在可控的条件下，用适当强度的阳光照射一次污染物来模拟大气中的化学过程，并通过化学反应模式的研究得出由一次污染物形成光化学氧化剂的反应机理。目前已知的国内外的烟雾箱通常分室外和室内两种，室外烟雾箱最大特点是采用太阳光辐射，但实验受天气影响大，不可控因素多，难以重复。国外发展了众多的室外烟雾箱系统，典型的有西班牙的EUPHORE(http://euphore.es)及德国的SAPHIR(http://www.fz-juelich.de/icg/icg-2/saphir)。

同时，在室外烟雾箱研究的基础上，发展了相应的光化学综合实验系统，在室外烟雾箱为核心的基础上，配套了对应的控制及测量手段，用以将扩散、输送、化学转化和沉降等过程同大气质量以及污染源之间的关系，用数学模式表示出来，以预测各种气象条件下污染物的成分和浓度在时间、空间上的变化，以及对大气质量的影响，据此寻求控制光化学烟雾的措施。

现有可用于室外光化学综合实验的系统通常用于学术研究，实用性及重复性不高，尤其是缺乏相应的安装、调试等资料的介绍，从公开渠道所能获得的仅仅是其建设完成之后以及利用其中的烟雾箱进行试验研究的一些情况的介绍，而缺乏完整的室外光化学综合实验系统的结构、安装、调试等的介绍，难以供本领域技术人员借鉴实施。也就是说，本领域技术人员根据现有资料，无法不通过创造性劳动重复再现现有的室外光化学综合实验系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于室外光化学综合实验系统的冷凝装置，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于室外光化学综合实验系统的冷凝装置，所述室外光化学综合实验系统包括烟雾箱、防护罩、冷凝装置、清洁空气装置和实验分析装置共五大部分，其中所述防护罩、冷凝装置、清洁空气装置和实验分析装置均分别与所述烟雾箱相连；所述烟雾箱设置于一个混凝土建筑物的屋顶上，所述屋顶上具有一个矩形的开口，所述开口由一块铝板密封覆盖，所述烟雾箱整体设置于所述铝板上方；其中，在所述烟雾箱下方的铝板的下方，设置有所述冷凝装置的冷凝管，所述冷凝管与设置于所述混凝土建筑物外侧的冷凝机组相连，所述烟雾箱内部还设置有所述冷凝装置的对流混合风扇，所述冷凝管与总管相连。

本实用新型所提供的冷凝装置可以使得烟雾箱内部的温度保持均匀一致。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1显示的是根据本实用新型的室外光化学综合实验系统的拓扑结构示意图；

图2显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的室外光化学综合实验系统的分解透视图；

图3显示的是图2中烟雾箱以及冷凝装置的详细结构分解透视图；

图4显示的是防护罩合拢状态示意图；

图5显示的是防护罩打开状态示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

图1显示的是根据本实用新型的室外光化学综合实验系统的拓扑结构示意图，如图所示，本实用新型的室外光化学综合实验系统包括烟雾箱1、防护罩2、冷凝装置3、清洁空气装置4和实验分析装置5共五大部分，其中烟雾箱1为整个系统的核心设备，整个综合实验系统的其它四个部分都围绕烟雾箱1来设计设置，也就是说，防护罩2、冷凝装置3、清洁空气装置4和实验分析装置5均分别与烟雾箱1相连。

图2显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的室外光化学综合实验系统的分解透视图，如图所示，本实用新型的室外光化学综合实验系统中，烟雾箱1设置于一个混凝土建筑物6的屋顶61上，也就是裸露于所述混凝土建筑物6的室外。采用混凝土建筑物6的目的在于提供牢固的支撑，并充分利用混凝土建筑的隔热、隔音特性，避免金属支撑结构导热过快以及隔音效果差对实验结果和环境的影响。

屋顶61上具有一个矩形的开口62，所述开口62由一块铝板63密封覆盖，即所述铝板63大于所述开口62，铝板63的边缘与所述屋顶61的外表面紧密贴合。烟雾箱1整体设置于所述铝板63上方，并位于所述开口62的区域范围内。为便于定位，安装铝板63之前，事先就在铝板63的正反两面比照开口62的大小画上了相应的线条621，正反两面的线条位置应当相同。将烟雾箱1设置于铝板63上方的好处是可以方便在铝板63的下方设置温度控制结构，例如下文所述的冷凝管31等，以利于导热；同时由于铝板63容易加工，便于在铝板63上设置各种开口和密封盖，例如清洁空气入口42和出口43、人员进出口633、采样口634等（参见图3）。

如图3所示，其中显示的是图2中烟雾箱1以及冷凝装置的详细结构分解透视图，烟雾箱1由框架11及由其支撑的透明薄膜制成的烟雾箱箱体12构成，阳光可以透过透明薄膜制成的烟雾箱箱体12照射到烟雾箱1中，从而可以在烟雾箱1的内部获得适于模拟光化学污染的实验环境。在一个优选实施例中，烟雾箱箱体12由透光性良好的FEP（氟化乙烯丙烯共聚物）膜制成，FEP膜温度适应范围广，可耐受通常的低温和高温环境而不易变性，可长期适用于室外环境。

图3中，紧贴着整个框架11内侧全部都支撑着烟雾箱箱体12，由于烟雾箱箱体12是透明的，难以通过视图表达出来，但是本领域技术人员根据文字描述应当很容易就可理解。

由于烟雾箱1裸露于室外，为避免烟雾箱1受到风沙雨雪等恶劣环境的影响而破坏，在烟雾箱1的外侧设置有防护罩2（图3中省略了，参见图2、4、5），所述防护罩2为可折叠的扇叶形结构，实验的时候可以折叠收缩（图5），露出烟雾箱1，平时不实验的时候可以展开合拢（图4），将烟雾箱1遮蔽于防护罩2内部。

如图3所示，在烟雾箱1下方的铝板63的下方，设置有冷凝装置3的冷凝管31，冷凝管31与设置于混凝土建筑物6外侧的冷凝机组（未显示）相连，烟雾箱1内部还设置有对流混合风扇32。其中，冷凝管31、冷凝机组以及风扇32构成了整个冷凝装置3，用于对烟雾箱1中的环境温度进行调节，同时使烟雾箱1内部的温度尽量保持均匀一致。

烟雾箱1每次进行实验前，需要将烟雾箱1中的气体全部转换成洁净空气，以防止烟雾箱1中已有的气体对实验结果造成干扰。因此在本实用新型的室外光化学综合实验系统中，设置有可提供洁净空气的清洁空气系统4，如图3所示，所述清洁空气系统4对空气进行净化，然后通过管道41循环流过烟雾箱1底部设置的清洁空气入口42和出口43，以对烟雾箱1进行彻底净化。所述清洁空气系统4可以采用市售的清洁空气系统，例如美国生产的AADCO737系列清洁空气发生系统等。

实验分析装置5设置于烟雾箱1下方的混凝土建筑物6中（图中未显示），包括气相色谱质谱联用分析仪、带长光程光学吸收池的傅立叶红外分析仪、常规气态污染物在线分析仪、电迁移率颗粒物粒径谱仪及带光离子检测器的色谱分析仪等分析设备，可实现对常规气态污染物、痕量氮氧化物、常见有机污染物和细粒子的在线分析，及针对可挥发性有机污染物的半在线分析。实验分析装置5通过烟雾箱1下的铝板63上的采样孔与箱内环境连接。

下面参照附图详细说明根据本实用新型的一个具体实施例的用于室外光化学综合实验系统的冷凝装置的安装调试方法，在本实施例中，如前所述，室外光化学综合实验系统包括烟雾箱1、防护罩2、冷凝装置3、清洁空气装置4和实验分析装置5共五大部分，其中所述防护罩2、冷凝装置3、清洁空气装置4和实验分析装置5均分别与所述烟雾箱1相连（图1），烟雾箱1设置于一个混凝土建筑物6的屋顶61上（图2），屋顶61上具有一个矩形的开口62，开口62由一块铝板63密封覆盖，烟雾箱1整体设置于铝板63上方，并位于开口62的区域范围内；在烟雾箱1下方的铝板63的下方，设置有冷凝装置3的冷凝管31，冷凝管31与设置于混凝土建筑物6外侧的冷凝机组相连，烟雾箱1内部还设置有对流混合风扇32。

其中，冷凝管31、冷凝机组以及风扇构成了整个冷凝装置3，冷凝管31可用于对烟雾箱1中的环境温度进行调节，风扇32可使烟雾箱1内部的温度尽快混合均匀。在一个具体实施例中，风扇32设置有两个，可以分别设置在清洁空气入口42和出口43位置处，用以在清洁空气装置4工作的时候增强清洁空气的对流。图中可见，风扇32设置在一个支架上，将风扇32悬空设置在清洁空气入口42和出口43的上方。

本实用新型中，冷凝装置3的设置要求使得烟雾箱1内部的温度尽量保持均匀一致，使用风扇32对空气进行混合是一方面，最重要的事要通过冷凝管31使得铝板63上方的温度尽量保持一致，不至于有点地方冷却不够，有的地方温度过低。

因此，本实用新型的冷凝装置3的安装调试方法包括如下步骤：

将所述铝板划分成并排的若干部分，每个部分分别设置独立的冷凝管31和独立的控制阀门（图中未示出），然后将所有冷凝管31均连接到总管33上，如图所示。为便于冷凝管31按照不同的区域进行布置，铝板63上的各种开口，例如前述的清洁空气入口42和出口43、人员进出口633、采样口634等要尽量均匀分布，以避免冷凝管31位于开口位置处，当然，如果实际需要，开口位置必须设置于冷凝管31的路径上，则冷凝管31应当进行弯折，以绕开对应的开口位置。

在一个具体实施例中，为了增加冷凝管31与铝板63的接触面积，冷凝管31为方形截面并紧贴着所述铝板设置。另外，为了提高冷凝管31的冷却效率，冷凝管31未接触铝板63的表面设置有隔热套。

冷凝管31分区域安装完毕之后，就可以对整个冷凝装置3进行调试工作，以使冷凝装置3能够对烟雾箱1内部温度进行精确控制，使得烟雾箱1中各处温度能够保持一致。

在进行冷却调试之前，需要先将铝板所在的建筑中的湿气去除，以避免在冷凝管31表面聚集冷凝水，影响其它实验设备。具体来说就是在开启冷凝机组进行制冷冷却之前，关闭所述混凝土建筑物6的所有开口，利用空调对所述混凝土建筑物6内部进行除湿操作。除湿操作直至湿度计显示所述混凝土建筑物6内部湿度小于10%之后，再开启冷凝机组进行制冷冷却，从而开始正式的调试工作，其步骤如下：

将控制各个冷凝管31的所有阀门打开到其开度的50%，开启冷凝机组进行制冷冷却，同时开启所述对流混合风扇；

在所述铝板上表面设置测温装置，待冷却1小时后，读取各个测温装置的温度数值，对所述温度数值取平均值；

将温度高于所述平均值的A%的位置处的阀门开度增大A%；将温度值低于平均值B%的位置处的阀门开度减少B%；依次调整完毕，再冷却1小时。在本步骤中，如果阀门开度增大A%之后的开度数值大于100%，则不能再向大的方向调整了，保持阀门在最大开度100%即可；同样的，如果阀门开度减少B%之后的开度数值小于1%，则保持阀门开度1%即可，不用将阀门全部关闭。出现上述极端状况，则表明冷凝管31的布局存在问题，需要重新调整冷凝管31的安装位置之后重新进行调试工作。

重复上述过程，测温并调整所述阀门的开度，直至各处温度与平均值的差值小于5%。

至此整个冷凝装置安装调试完毕。

本领域技术人员应当理解，虽然本实用新型是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (1)

1.一种用于室外光化学综合实验系统的冷凝装置，所述室外光化学综合实验系统包括烟雾箱（1）、防护罩（2）、冷凝装置（3）、清洁空气装置（4）和实验分析装置（5）共五大部分，其中所述防护罩（2）、冷凝装置（3）、清洁空气装置（4）和实验分析装置（5）均分别与所述烟雾箱（1）相连；所述烟雾箱（1）设置于一个混凝土建筑物（6）的屋顶（61）上，所述屋顶上具有一个矩形的开口，所述开口由一块铝板密封覆盖，所述烟雾箱（1）整体设置于所述铝板（63）上方；其特征在于，在所述烟雾箱（1）下方的铝板（63）的下方，设置有所述冷凝装置（3）的冷凝管（31），所述冷凝管（31）与设置于所述混凝土建筑物（6）外侧的冷凝机组相连，所述烟雾箱（1）内部还设置有所述冷凝装置（3）的对流混合风扇（32），所述冷凝管（31）与总管（33）相连。

Images