[发明专利]一种可控温真空脱附性能测试系统

说明书

技术领域

本发明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。该项发明属于吸附制冷技术领域。

背景技术

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，是制冷空调领域研究的重要课题。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究非常重要。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。

发明内容

针对现有技术的空白，本发明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。

本发明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℃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0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8g，筛子质量11g，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1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1。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，本发明的主要特色是：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℃，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；