[发明专利]一种实验室规模气体体积自动计量装置及方法

说明书

一种实验室规模气体体积自动计量装置及方法，属于气体流量测量技术领域，装置主要包括气体采样袋、水容器、液位继电器、二位三通电磁阀和计数器；气体采样袋置于水容器内侧底部，通过导气管与二位三通电磁阀相连接；液位继电器根据气体采样袋内部气体体积和水容器内部水位变化情况，对二位三通电磁阀进行实时控制，实现气体采样袋的周期性进气与排气；计数器对液位继电器启动工作的次数进行记录；每个周期内气体采样袋进气或排气量为固定值，根据计数器记录的次数，计算得到待计量的气体体积；本发明能实现实验室规模气体的连续自动计量，规避易溶气体组分带来的计量误差，同时本发明装置造价低廉、易于操作。

技术领域

本发明属于气体流量测量技术领域，特别涉及一种实验室规模气体体积自动计量装置及方法。

背景技术

气体体积计量装置通常是实验室反应器运行系统的重要组成部分，而且通常采用排水法计量。目前实验室所采用的气体体积计量装置(包括国产和进口)存在以下缺点：(1)传统的排水法(如史式发酵管)无法实现连续自动计量，使用不便；(2)实验室规模反应器，尤其是厌氧反应器，产气流量小且具有间歇性特点，而国内市场上大部分气体体积计量装置的量程和流量范围过大，存在较大误差。(3)近些年国外公司(如bioprocess公司等)已经针对(2)所述不足，研发出相应的小流量气体计量设备，且在国内实验室得到应用。然而，一方面进口设备非常昂贵，另一方面它们跟其它基于排水法原理的气体体积计量装置一样，计量时，气体与水直接接触，易溶于水的气体成分(如二氧化碳等)会有损失，使得总体积计量存在较大误差。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种实验室规模气体体积自动计量装置及方法，能实现实验室规模气体的连续自动计量，规避易溶气体组分带来的计量误差，同时降低装置制作成本与运行难度，保障了实验室反应器气体体积计量的准确性和便利性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种实验室规模气体体积自动计量装置，包括气体采样袋1、水容器2、液位继电器5、二位三通电磁阀12和计数器10；

所述气体采样袋1置于水容器2内侧底部，通过导气管11与二位三通电磁阀12相连接；

所述液位继电器5根据气体采样袋1内部气体体积和水容器2内部水位变化情况，对二位三通电磁阀12进行实时控制，实现气体采样袋1的周期性进气与排气；

所述计数器10对液位继电器5启动工作的次数进行记录。

所述水容器2分为上、下两部分，通过导流孔15相连，下部用于放置气体采样袋1，所述水容器2顶部设置有补水口16。

所述上、下两部分的内径比为0.6-0.8。

所述水容器2内部液位高度为50-150mm，所述气体采样袋1的容积为50-500mL。

所述二位三通电磁阀12同时设有进气口13和出气口14，当进气口13打开时，出气口14关闭，当进气口13关闭时，出气口14打开。

所述液位继电器5连接有三根不同长度的铜导线，分别指示水容器2中的高液位控制点7、低液位控制点8和液位参考点9，所述高液位控制点7是气体采样袋1充满气体时水容器2中的液位高度，低液位控制点8是气体采样袋1没有气体时水容器2中的液位高度，液位参考点9是导流孔15所处的液位。

所述液位继电器5通过导线4与电源3、计数器10和二位三通电磁阀12连接。

本发明还提供了基于所述装置的一种实验室规模气体体积自动计量方法，包括以下步骤：

步骤一，使装置处于初始状态，气体采样袋1中没有气体，水容器2中液位位于低液位控制点8，且二位三通电磁阀12的进气口13常开，出气口14常闭；