一种可控温真空脱附性能测试系统技术方案

一种可控温真空脱附性能测试系统，属于吸附制冷领域。该系统包括用橡胶管依次连接的真空泵、干燥塔、干燥箱。干燥塔内有干燥剂，干燥箱具有耐高温金属外壳、真空表、放气旋钮、温度控制面板、真空阀开关、电源开关、箱体空间、带有双层耐高温透视玻璃的开关门。在干燥箱内放有适用于高温真空环境的石英天平秤,用以连续测量吸附剂在脱附过程中的质量变化。该天平包括底座、支撑柱、秤杆、左挂钩、右挂钩、后侧悬臂、前侧悬臂指针、悬臂平衡架、刻度盘。左右挂钩分别悬挂装有吸附剂的筛子和相应的砝码。该系统可以对脱附环境的温度、压力实现有效控制，从而对真空封闭环境下吸附剂脱附过程进行动态监测，系统结构简单，操作方便，测试精度较高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种吸附剂脱附性能测试系统，其主要技术特征在于能够连续测量真空环境下吸附材料在给定温度下的动态脱附特性。该项技术属于吸附制冷

技术介绍
随着人类生活水平的不断提高，人们对环境的舒适度要求越来越高，空调已逐渐成为一种必备的家用电器。然而，传统的制冷空调设备由于对氟利昂类制冷剂的使用以及对电能的消耗，成为导致当前环境与能源问题的重要因素。因此，开发对臭氧层无损耗、无温室效应，且可以利用低品位能源作为动力的节能环保型的制冷空调设备，是制冷空调领域研宄的重要课题。吸附式制冷技术由于能够利用太阳能、工业余热等低品位热源作为驱动力，并能够使用环境友好型制冷剂以避免对自然环境的破坏，因此，作为一种绿色制冷技术，吸附式制冷被认为具有良好的应用前景。在吸附式制冷系统中，工质对的吸附脱附特性对系统的制冷系数、设备尺寸及应用场合等影响颇大，从根本上决定着系统的性能和结构。因此，创建一种操作简单、测试精度较高的吸附-脱附性能测试装置对吸附式制冷技术的研宄非常重要。在实际吸附制冷系统中，多数吸附剂的脱附过程发生在高温真空环境中，而目前市面上还没有一种专门用来测试吸附剂脱附性能的装置，因此，开发一种能够模拟实际环境的吸附剂脱附性能测试系统具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的空白，本技术旨在提出一种可控温真空脱附性能测试系统，该系统可以测试吸附剂在不同温度不同真空度下的脱附特性，解决了在高温真空环境中连续测量质量变化的难题，该系统结构简单，操作方便，精度较高。本技术采取将真空干燥箱与石英天平称重相组合的技术方案。其中可控温真空测试系统中由真空泵1、干燥塔3、干燥箱5组成。在干燥塔中放置干燥剂4，当利用真空泵对干燥箱抽真空时，干燥塔内的干燥剂可以吸收干燥箱内的水蒸气，防止其对真空泵产生破坏。干燥箱具有耐高温金属外壳，正面左侧上部装有真空表6和放气旋钮7，左侧中部有温度控制面板8，左侧下部有真空阀开关9和电源开关10，右侧是箱体空间，右侧前部是带有双层耐高温透视玻璃的开关门11。干燥箱内放置一台适用于高温真空环境的自制石英天平秤12。由于吸附剂具有低温下吸附、高温下脱附的性质，因此要实现脱附过程中质量变化的精确测量，必须使用耐高温的秤重装置。普通的电子称由于内部具有传感器和放大电路等精密元件，无法实现高温下测量，而机械托盘天平测重过程需人为加减砝码，在干燥箱这个真空封闭空间亦无法使用。利用石英玻璃耐高温的特点，该石英天平秤可满足600°C高温下测量条件，并且能够通过干燥箱的透视玻璃来观察到天平秤读数变化，无需人为加减砝码，实现在真空环境下连续称量。该石英天平秤包括底座14、支撑柱15、秤杆16、后侧悬臂17，前侧悬臂指针18，悬臂平衡架19，刻度盘24。秤杆两端有两个挂钩2021，左端悬挂装有吸附饱和的吸附剂的筛子22，筛子底部的筛孔有利于吸附剂实现双面传质，右端挂钩悬挂与左端相同质量的砝码23，平衡时，天平前侧悬臂指针在O刻度处，随着脱附进行，左侧质量减少，天平秤前侧悬臂指针发生倾斜，脱附质量与指针所指刻度对应。该天平秤的测试精度为0.125g，量程为Sg，筛子质量llg，测试吸附剂质量19g左右。另外，为保证隔着干燥箱双层玻璃门能够准确地读出天平秤示数，将石英天平秤底座下端倒置一个不锈钢圆形底盘13。本测量系统工作过程如下:通过干燥箱的温度控制面板8首先设定干燥箱的温度，待干燥箱内电加热丝将干燥箱空间加热到设定温度后，打开箱门快速将装有吸附剂的筛子22和相同质量的砝码23分别放在石英天平秤的左右挂钩上，关闭箱门，打开干燥箱的真空阀开关9，利用真空泵I对干燥箱内工作空间抽真空，待真空度达到设定值，关闭真空阀开关9和真空泵I。每隔一定时间记录石英天平秤示数、干燥箱真空度及温度。总体而言，本技术的主要特色是:可以对脱附环境的温度、真空度实现有效控制；实现在高温真空封闭环境下对吸附剂脱附过程中质量变化的准确测量。该系统结构简单，操作方便，测试精度较高。【附图说明】图1可控温真空脱附性能测试系统示意图；图2自制石英天平秤示意图；图3盛放测试样品的不锈钢空筛子示意图；图4在设定工况下，温度、真空度、脱附百分比的逐时变化；图5真空度为0.09mPa，不同温度下ZSM-5沸石分子筛的逐时脱附曲线；图6温度为60°C，不同真空度下ZSM-5沸石分子筛的逐时脱附曲线；图7不同材料的脱附曲线对比；图中1.真空泵，2.铁架台，3.干燥塔，4.干燥剂，5.干燥箱，6.真空表，7.放气阀，8.温度控制面板，9.真空阀，10.干燥箱电源开关，11.带双层玻璃窗的开关门，12.石英天平秤，13.不锈钢座垫，14.天平底座，15.支撑柱，16.秤杆，17.后侧悬臂，18.前侧悬臂指针，19.悬臂平衡架，20.左挂钩，21.右挂钩，22.试样筛子，23.砝码，24.刻度盘，25.筛子底面，26.筛子侧壁，27.筛子挂钩。【具体实施方式】为了更清楚了解本技术的意义，以下结合附图及实施例子，对本技术的应用进行进一步说明。装置的应用并不只限于此处所描述的具体实施例。此外，下面所描述的各个实施方式中所涉及到的技术特征，只要彼此之间不冲突就可以相互组合。本技术具体实施例1中，设定温度为60°C，设定真空度为0.09mPa，测试材料为ZSM-5沸石分子筛。测试目的在于考察脱附过程中温度、真空度、脱附百分比随时间的变化过程，见图4。在具体实施例2中，设定真空度为0.09mPa，设定温度分别为30°C、60°C、90°C、120°C、150°C，测试材料为ZSM-5沸石分子筛，旨在考察温度对吸附剂脱附效果的影响，测试结果见图5。在具体实施例3中，设定温度为60°C，设定真空度分别为0.06mPa、0.07mPa、0.08mPa、0.09mPa，测试材料为ZSM-5沸石分子筛，旨在考察真空度对脱附效果的影响，测试结果见图6。本技术具体实施例4中，设定温度为60°C，设定真空度为0.09mPa,测试材料分别为ZSM-5沸石分子筛、变色硅胶、5A沸石分子筛、SAPO-34沸石分子筛，旨在考察同样环境下吸附剂种类对脱附效果的影响，其对比图见图7。实施例1通过干燥箱的温度控制面板(8)将干燥箱(5)的温度设定为60°C，然后接通加热器。待干燥箱内温度从室温升高到60°C后，打开箱门快速将总重为30g的装有ZSM-5沸石的筛子(22)和30g砝码(23)分别放在石英天平秤(12)的左右挂钩上，关闭箱门。打开干燥箱的真空阀(9)开关，利用真空泵(I)对干燥箱内工作空间抽真空。当真空度达到0.09mPa时，关闭真空阀(9)和真空泵(I)。每间隔一定时间记录石英天平秤示数、干燥箱真空度及温度。由于实验初始阶段脱附速度较快，因此读数间隔时间设为3分钟。随着实验的进行，脱附速度减慢，间隔时间适当延长。图4为上述设定工况下，温度、真空度、脱附百分比随时间的变化关系。从图中可以看出，在实验初期，温度会经过一定的波动，这主要是因为实验在开始时打开干燥箱门(11)，放入吸附材料和砝码所造成的干扰所致。随着实验的进行，干燥箱内温度将逐渐趋于稳定。随着水蒸气从ZSM-5沸石分子筛中逐渐脱附出来，箱内真空度会略有降低，但降低幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控温真空脱附性能测试系统，其特征在于：该系统包括用硬质橡皮管依次连接的真空泵(1)、干燥塔(3)、干燥箱(5)；干燥塔内有干燥剂(4)，干燥箱具有耐高温金属外壳、真空表(6)、放气旋钮(7)、温度控制面板(8)、真空阀开关(9)、电源开关(10)、箱体空间、带有双层耐高温透视玻璃的开关门(11)；在干燥箱内放有适用于高温真空环境的石英天平秤(12)；所述石英天平秤包括底座(14)、支撑柱(15)、秤杆(16)、左挂钩(20)、右挂钩(21)、后侧悬臂(17)、前侧悬臂指针(18)、悬臂平衡架(19)、刻度盘(24)，左右挂钩分别悬挂装有吸附剂的筛子(22)和与其等质量的砝码(23)；当吸附剂发生脱附从而质量减少时，石英天平前侧悬臂指针发生偏转，偏转刻度对应吸附剂的脱附质量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苑中显，辛凤，王文超，杜春旭，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11