一种水分转移规律测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水分转移规律测定装置，包括工作气体介质产生和控制系统、样本测试腔，样本质量数据采集系统和控制器。工作气体介质产生和控制系统包括气体冷热交换器和水温水位控制器，气体冷热交换器内集成有第一、第二冷热交换进管和冷热交换出管；样本测试腔包括测试腔体，测试腔上盖和测试腔托板；样本质量数据采集系统包括支架，下托板，称重模块，螺杆，铆螺母，减震弹簧和水平调节脚。气源气体通过工作气体介质产生和控制系统后，形成一定温度和相对湿度的气体进入测试腔体，然后从测试腔体流出；测试腔体内放置有称量秤盘，其通过称量传感器立柱连接至称量主机，样品质量通过称量模块实时传输到控制器。本发明专利技术可在线进行样品水分转移规律的测试。

A device for determining the law of water transfer

【技术实现步骤摘要】
一种水分转移规律测定装置
本专利技术属于实验设备领域，更具体涉及一种水分转移规律测定装置，适用于测定在不同温度和湿度下样品水分吸湿和解吸的装置。
技术介绍
水是自然界中存在的一种化学分子，水分子与非水物质共同存在一个复杂的有机或无机体系中，并且发生相互作用，如果外界温湿度条件发生变化，则物质的水分吸湿和解吸也相应发生变化，外界环境温湿度的变化方式与物质水分相转移的方向和强度密切相关。水分转移规律的测定是样品水分吸附等温线绘制、样品中组分的化学变化和样品中微生物生长预测工作的基础。所以，研发水分转移规律测定装置具有重要的理论科学意义，同时也具有现实的应用价值。物质对水分的吸湿或解吸一般使用恒温恒湿箱进行测试，如建筑材料及制品的湿热性能吸湿性能的测定（GB/T204043-2006），涂料试样状态调节和试验的温湿度（GB/T9278-2008），烟草及烟草制品调节和测试的大气环境（GB/T16447-2004），其原理是物质置于一定温度和相对湿度的恒温恒湿箱（温度±2℃,相对湿度±5%）中，间隔一段时间称量物质质量，当物质质量不变时，水分吸湿或解吸达到平衡；物质的水分含量测定（即物质对水分的解吸过程）一般使用干燥箱进行测试，如食品中水分的测定是根据“GB5009.3-2010食品安全国家标准食品中水分的测定”进行测定，其原理是利用食品中水分的物理性质，在101．3kPa(一个大气压)，温度101℃～105℃下采用挥发方法测定样品中干燥减失的质量，包括吸湿水、部分结晶水和该条件下能挥发的物质，再通过干燥前后的称量数值计算出水分的含量；或者利用食品中水分的物理性质，在达到40kPa～53kPa压力后加热至60℃±5℃，采用减压烘干方法去除试样中的水分，再通过烘干前后的称量数值计算出水分的含量。综合上述测试过程中使用的装置是恒温恒湿箱，电热恒温干燥箱和真空干燥箱，即将样品放入箱体中，平衡一段时间后，打开箱门，取出样品称量，称量完毕后再次打开箱门，将样品放入箱体内部，如此循环操作。该方法样品测试容易受外界空气环境干扰，箱门反复开闭后箱体需要一定的圆整时间才能恢复设定的温度和湿度，且费工费时，数据准确度较低，另外，水分转移规律测试只能采用离线测量。一个公开号为CN101393089，名为烟草含水率连续测量的方法及其装置，公开了一种烟草含水率连续测量的方法及其装置，具体为装置包括恒温恒湿箱和放置于恒温恒湿箱中的电子天平，进入恒温恒湿箱中的气体湿度是通过硫酸或溴化钠溶液来调节，或直接通入一定温湿度气体来调节进入恒温恒湿箱中的气体温湿度，将烟丝放置于电子天平上，可以实时监测烟丝质量的变化。但是该装置结构中的恒温恒湿箱无温度控制结构，因此无法控制恒温恒湿箱的温度以及进入恒温恒湿箱的气体温湿度，导致恒温恒湿箱中气体温湿度控制精度低（温度±1℃，相对湿度±2%）；该装置中，电子天平直接放置于恒温恒湿箱中，电子天平正常工作环境条件要求是周围温度范围为10℃-30℃，相对湿度为10%-80%且无凝结。该专利装置中电子天平对样品进行称重测量的温度范围只能是10℃-30℃，相对湿度是10%-80%。对于温度大于30℃，相对湿度低于10%或大于80%的气体环境该装置无法测量。一个公开号为CN103471958A，名为全自动烟草动态水分分析气候箱，公开了一种全自动烟草动态水分分析气候箱，具体为该装置包括恒温恒湿舱，空气温湿度处理器连通形成空气循环回路，电子天平，样品输送吊架，利用该气候箱，可以对烟草动态水分进行分析。在该气候箱中，通过对水进行加热获得一定温湿度的水蒸气，其再与新鲜空气混合，从而在恒温恒湿舱获得一定温湿度的空气，但是在恒温恒湿舱结构中，仅通过加热器控制恒温恒湿舱中气体温度，无法避免一定温湿度的水蒸气进入恒温恒湿舱时，由于水蒸气温度和恒温恒湿舱之间的温差导致水蒸气在恒温恒湿舱壁面凝结，导致气体温湿度变化，而且通过加热器控制恒温恒湿舱中气体温湿度，但是该结构设计会出现恒温恒湿舱中气体温度场和湿度场不均匀性，导致样品中水分测定结果不准确。该专利报道的气体温湿度控制精度分别为温度±0.2℃，相对湿度±0.5%，实际是该空气输送管道上设置的温湿度传感器测定的数据，并不能表明是恒温恒湿舱中气体温湿度精度，而且在恒温恒湿舱中并未设置温湿度传感器，所以恒温恒湿舱中准确的气体温湿度无法获知。该专利中涉及的温湿度数据及其温湿度精度也未见数据支撑。该专利的气候箱结构中设置有鼓风机，其工作时产生的振动会对气候箱结构中设置的电子天平称量造成影响，导致电子天平对样品质量称量结果不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种水分转移规律测定装置。解决了传统恒温恒湿箱和干燥箱设备由于温湿度控制精度低（温度±2℃,相对湿度±5%）和离线测量导致的测量数据稳定性差和数据准确度低，不能动态测定水分转移的技术难题。解决了公开号为CN101393089中温度大于30℃，相对湿度低于10%或大于80%的气体环境装置无法测量的技术难题；解决了恒温恒湿箱中气体温湿度控制精度低（温度±1℃，相对湿度±2%）的技术难题；解决了公开号为CN103471958A中恒温恒湿舱中气体温度场和湿度场不均匀性，易结露的技术难题，以及电子天平对样品的称量结果不准确的技术局限性。通过配置工作气体介质产生和控制系统，样本测试腔和样本质量数据采集系统，实时记录样品在不同温湿度条件下的质量，并测量出其对水分吸湿或解吸的变化。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种水分转移规律测定装置，包括工作气体介质产生和控制系统，样本测试腔和样本质量数据采集系统，工作气体介质产生和控制系统内设置有气体冷热交换器和水温水位控制器，气体冷热交换器包括冷热交换实心壳体,以及设置在冷热交换实心壳体内的第一冷热交换进管、第二冷热交换进管、冷热交换出管和三通连接管，水温水位控制器包括水罐罐体、设置在水罐罐体内的水和设置在水罐罐体上的水罐上盖，水罐罐体的侧部设置有与水罐罐体内部连通的水位观察管，水位观察管内设置有显示液位高度的塑料浮球，水罐罐体的侧壁设置有第一温度传感器，第一帕尔贴和水罐罐体外壁的保温板，第一冷热交换进管一端通过第一流量控制器与气源连接，第二冷热交换进管一端通过第二流量控制器与气源连接，第二冷热交换进管另一端与第一通气管一端连接，第一通气管另一端穿过水罐上盖延伸至水罐罐体底部，三通连接管的三个连接口分别与第一冷热交换进管另一端、第二通气管一端和冷热交换出管一端连接，第二通气管另一端与开设在水罐上盖上的第一通气孔连通，水罐上盖上还开设有第二通气孔，第二通气孔上设置有单向阀，冷热交换实心壳体的侧壁设置有第二温度传感器，第二帕尔贴和第一保温板，工作气体介质产生和控制系统内设置有用于监测塑料浮球垂直高度位置的第一摄像头，样本测试腔包括测试腔体，测试腔上盖和测试腔托板，测试腔体的内壁设置有温湿度传感器，测试腔体的外壁设置有第三帕尔贴和第二保温板，测试腔上盖的底面设置有第二摄像头，测试腔上盖和测试腔体由阻尼弹簧连接，两者之间通过O型密封圈进行密封，通过测试腔上盖翻盖操作可以实现对测试腔体的敞开操作，测试腔体和测试腔托板通过螺丝固定连接，冷热交换出管与第三通气管一端连接，第三通气管另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水分转移规律测定装置，其特征在于，包括工作气体介质产生和控制系统（1），样本测试腔（3）和样本质量数据采集系统（4）；工作气体介质产生和控制系统（1）内设置有气体冷热交换器和水温水位控制器；气体冷热交换器包括冷热交换实心壳体（202）,以及设置在冷热交换实心壳体（202）内的第一冷热交换进管（201）、第二冷热交换进管（222）、冷热交换出管（205）和三通连接管（207）；水温水位控制器包括水罐罐体（216）、设置在水罐罐体（216）内的水（215）和设置在水罐罐体（216）上的水罐上盖（219），水罐罐体（216）的侧部设置有与水罐罐体（216）内部连通的水位观察管（212），水位观察管（212）内设置有塑料浮球（211），水罐罐体（216）的侧壁设置有第一温度传感器（218）和第一帕尔贴（217）；第一冷热交换进管（201）一端通过第一流量控制器（220）与气源（5）连接，第二冷热交换进管（222）一端通过第二流量控制器（221）与气源（5）连接，第二冷热交换进管（222）另一端与第一通气管（223）一端连接，第一通气管（223）另一端穿过水罐上盖（219）延伸至水罐罐体（216）底部，三通连接管（207）的三个连接口分别与第一冷热交换进管（201）另一端、第二通气管（208）一端和冷热交换出管（205）一端连接，第二通气管（208）另一端与开设在水罐上盖（219）上的第一通气孔（214）连通，水罐上盖（219）上还开设有第二通气孔（213），第二通气孔（213）上设置有单向阀（209）；冷热交换实心壳体（202）的侧壁设置有第二温度传感器（204）和第二帕尔贴（203），以及外壁的第一保温板（224）；工作气体介质产生和控制系统（1）内设置有用于监测塑料浮球（211）垂直高度位置的第一摄像头（210）；样本测试腔（3）包括测试腔体（308），测试腔上盖（303）和测试腔托板（307），测试腔体（308）的腔内设置有温湿度传感器（304），测试腔体（308）的外壁设置有第三帕尔贴（306）和第二保温板（309），测试腔上盖（303）的底面设置有第二摄像头（302），测试腔上盖（303）和测试腔体（308）由阻尼弹簧连接，且两者之间通过O型密封圈进行密封，通过测试腔上盖（303）翻盖操作可以实现对测试腔体（308）的敞开操作，测试腔体（308）和测试腔托板（307）通过螺丝固定连接；冷热交换出管（205）与第三通气管（206）一端连接，第三通气管（206）的外壁设置有保温管（225），第三通气管（206）另一端穿过设置在测试腔体（308）侧壁上的第三通气孔（301）连接，测试腔体（308）上与第三通气孔（301）相对的侧壁开设有第四通气孔（305）；样本质量数据采集系统（4）包括支架（401），下托板（402），称重模块（404），螺杆（405），铆螺母（407），减震弹簧（406），水平调节脚（408），称重模块（404）包括称量主机（4041），称量传感器立柱（4042），称量秤盘（4043）；支架（401）通过螺杆（405）穿过支架（401）上的通孔与固定在下托板（402）上的铆螺母（407）来连接下托板（402），支架（401）和下托板（402）之间设置有减震弹簧（406），下托板（402）上设置有称重模块（404）和水平指示器（403）；称量秤盘（4043）设置在测试腔体（308）内，称量秤盘（4043）与称量传感器立柱（4042）的顶端连接，称量传感器立柱（4042）的底端依次穿过测试腔体（308）底部的测试腔室下底通孔、第二保温板（309）上通孔、测试腔托板（307）上通孔和称量主机（4041）连接；测试腔体（308）和测试腔托板（307）放置于支架（401）上。...

【技术特征摘要】
1.一种水分转移规律测定装置，其特征在于，包括工作气体介质产生和控制系统（1），样本测试腔（3）和样本质量数据采集系统（4）；工作气体介质产生和控制系统（1）内设置有气体冷热交换器和水温水位控制器；气体冷热交换器包括冷热交换实心壳体（202）,以及设置在冷热交换实心壳体（202）内的第一冷热交换进管（201）、第二冷热交换进管（222）、冷热交换出管（205）和三通连接管（207）；水温水位控制器包括水罐罐体（216）、设置在水罐罐体（216）内的水（215）和设置在水罐罐体（216）上的水罐上盖（219），水罐罐体（216）的侧部设置有与水罐罐体（216）内部连通的水位观察管（212），水位观察管（212）内设置有塑料浮球（211），水罐罐体（216）的侧壁设置有第一温度传感器（218）和第一帕尔贴（217）；第一冷热交换进管（201）一端通过第一流量控制器（220）与气源（5）连接，第二冷热交换进管（222）一端通过第二流量控制器（221）与气源（5）连接，第二冷热交换进管（222）另一端与第一通气管（223）一端连接，第一通气管（223）另一端穿过水罐上盖（219）延伸至水罐罐体（216）底部，三通连接管（207）的三个连接口分别与第一冷热交换进管（201）另一端、第二通气管（208）一端和冷热交换出管（205）一端连接，第二通气管（208）另一端与开设在水罐上盖（219）上的第一通气孔（214）连通，水罐上盖（219）上还开设有第二通气孔（213），第二通气孔（213）上设置有单向阀（209）；冷热交换实心壳体（202）的侧壁设置有第二温度传感器（204）和第二帕尔贴（203），以及外壁的第一保温板（224）；工作气体介质产生和控制系统（1）内设置有用于监测塑料浮球（211）垂直高度位置的第一摄像头（210）；样本测试腔（3）包括测试腔体（308），测试腔上盖（303）和测试腔托板（307），测试腔体（308）的腔内设置有温湿度传感器（304），测试腔体（308）的外壁设置有第三帕尔贴（306）和第二保温板（309），测试腔上盖（303）的底面设置有第二摄像头（302），测试腔上盖（303）和测试腔体（308）由阻尼弹簧连接，且两者之间通过O型密封圈进行密封，通过测试腔上盖（303）翻盖操作可以实现对测试腔体（308）的敞开操作，测试腔体（308）和测试腔托板（307）通过螺丝固定连接；冷热交换出管（205）与第三通气管（206）一端连接，第三通气管（206）的外壁设置有保温管（225），第三通气管（206）另一端穿过设置在测试腔体（308）侧壁上的第三通气孔（301）连接，测试腔体（308）上与第三通气孔（301）相对的侧壁开设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜发堂，肖满，吴考，
申请(专利权)人：武汉锐致科技有限公司，湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42