[发明专利]一种低温模拟真实大气环境的反应装置

说明书

技术领域

本发明属大气环境试验设备领域，涉及一种低温模拟真实大气环境的反应装置。

背景技术

大气化学反应是大气环境化学的一个重要研究领域，大气化学中不论是模式研究还是外场观测都需要反应机理、反应动力学参数等方面信息，因此实验室模拟真实大气环境下的大气化学反应有重要的意义。

然而对流层大气中气溶胶粒子和气体成分十分复杂，不但含有多种气溶胶颗粒，例如海盐颗粒物、矿尘颗粒物、烟炱和液滴等，而且还有大量的如氮氧化物、硫氧化物、臭氧和有机物等人类活动释放的多种污染气体共存。因此如何同时控制温度、相对湿度等环境条件的耦合，更真实的模拟大气环境是制约实验室研究的关键因素。

近年来，有关于大气化学反应的实验室模拟反应腔研究逐步发展，对不同痕量气体在气溶胶表面的吸附、反应等动力学物理化学常数的定量测量方面，发展起来的手段主要包括流动管反应腔、努森池、透射傅里叶变换红外光谱、漫反射红外傅里叶变换光谱仪、烟雾箱、下落滴装置等。大多数采用的实验装置可实现相对湿度的准确控制，然而对于反应温度尤其是低温的控制还存在一定问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种低温模拟真实大气环境的反应装置。

一种低温模拟真实大气环境的反应装置，该反应腔包括：冷却部、反应腔、冷凝液夹层和常温循环水夹层，反应腔外部依次设置该冷凝液夹层和该常温循环水夹层，反应腔、冷凝液夹层和常温循环水夹层相互不连通；

冷却部密封设置在常温循环水夹层外侧壁上，与冷凝液夹层连通；

连入反应腔的气体进气口和气体出气口通过管道经由冷却部与反应腔连通，气体经冷却部冷却后进入反应腔；

冷凝液进口和冷凝液出口与冷却部相连，冷凝液经由冷却部进入冷凝液夹层；

常温循环水的进口和出口与常温循环水夹层连通。

进一步地，反应腔、冷凝液夹层和常温循环水夹层的顶部均通过上盖密封或单独密封。

进一步地，该上盖为三窗口式上盖。

进一步地，该反应腔的主体及零件使用不锈钢和特氟龙材料。

进一步地，反应腔内部设置有圆台，圆台顶部形成凹槽，用于固定盛放待反应样品的样品托。

进一步地，加热装置位于圆台内部的空腔中，用于对放置在圆台上的样品进行加热，该空腔与反应腔不连通。

进一步地，加热装置采用电阻丝加热的方式，电阻丝通电后发热从而对圆台上放置的样品进行加热。

进一步地，加热装置通过热电偶连接至温度控制器，实现对样品温度的控制。

进一步地，样品托的底部设置有温度探头。

进一步地，该温度探头采用铂电阻传感器采集温度。

本发明的有益效果：本发明提出的一种低温模拟真实大气环境的反应装置，其内部为三层相互嵌套的独立夹层，由里到外依次是反应腔、冷凝液夹层和循环水夹层。反应腔用来盛放待反应的样品，并允许经冷却的反应气体与样品相接触以提供低温环境，保持反应腔温度与外部环境相同以防止检测窗片等结霜。同时搭配连有温控探头和加热电阻丝的温度控制仪，可以模拟低温的反应环境，准确控制反应腔内温度并防止检测窗片结霜，可以实现反应腔内温度的准确保证。再次，冷凝液夹层与冷却部连通，经由冷却部一直延伸到反应气体的进气口处，在反应气体进入反应腔之前就通过包裹气体流通管道的冷凝液将气体冷却，能够保证进入到反应腔内的气体已经达到目标温度。此外，反应腔的主体及零部件全部使用不锈钢和特氟龙材料制作，不含杂质亦不易吸附，对实验的结果影响甚小。

附图说明

图1为本发明的模拟真实大气环境反应装置的立体效果图(未包括上盖部分)。

图2为发明的模拟真实大气环境反应装置的俯视图。

图3为发明的模拟真实大气环境反应装置的侧视图。

图4为发明的模拟真实大气环境反应装置水平方向的剖面图。

图中标注的数字分别表示：1连入反应腔的气体进气口，3连入反应腔的气体出气口，2冷凝液进口，4冷凝液出口，5冷却部，6温度探头，7常温循环水的进口，8常温循环水的出口，9反应腔，10冷凝液夹层，11固定样品托的凹槽，12反应腔中的圆台，13加热装置，14常温循环水夹层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。