[发明专利]一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及其装置，该装置包括实验舱，采用“置换＋净化配气法”的原理，先采用高纯氮气置换舱体内原有空气，再开启内部净化循环系统，去除水蒸气及二氧化碳，使舱体内形成惰性气氛，再开启旁通风机循环系统，同时往实验舱体内输入定量水蒸气，二氧化碳，完成不同水蒸气及二氧化碳浓度混合工况，实现露点从‑80℃到20℃、二氧化碳浓度从1ppm到100ppm的特殊实验环境营造。

技术领域

本专利涉及实验环境营造及除湿，除二氧化碳领域，具体来说，涉及一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及装置。

背景技术

对于一些需要干燥空气且低二氧化碳的实验环境，一般需要将环境原有水蒸气和二氧化碳去除，达到参数要求。这种环境需要采用深度除湿技术方可实现，低露点空气环境是指露点温度-80℃～20℃的环境，低二氧化碳含量是指二氧化碳含量区间为1ppm～100ppm。在深度除湿方面，分子材料膜除湿，冷冻干燥法，固体吸附除湿是目前最主要的三种方式。通过比较三种方式，冷冻干燥法适用高温高湿空气的除湿,除湿量大,但能耗太高，除湿露点达不到要求。分子材料膜除湿存在透湿率低、强度差、成本高等缺点，很难找到经济实用的分子材料膜进行除湿。固体吸附除湿可以将空气露点处理到-60℃以下，但需要再生热进行再生，但这种成本相对较低且经济适用。二氧化碳去除方法主要包括吸附法、吸收法，膜分离法，这三种方式各有特点，膜分离法具有装置简单、投资低、效率高等优点，但膜分子分离不稳定，很难得到高纯度二氧化碳，吸收法是化学吸附，吸收溶剂耗能比较大，操作比较繁琐，吸附法是物理吸附，吸收能力大，吸收利用量少，但只适用于温度较低的情况。所以，对于一些低露点、低二氧化碳含量环境要求的实验环境，处理技术比较繁琐且成本高，很难对两种气体同时混合处理，从而营造一个低露点、低二氧化碳实验环境。因此十分需要一种操作便捷，可控范围广，营造出露点低且二氧化碳浓度低实验环境。申请号为CN202010019895.9的专利申请文件公开了一种快速营造极低露点空气环境的装置及方法。主要由真空抽气泵、鼓风机、空气组分混合箱、截止阀、光声光谱多气体分析仪、PID控制器、水蒸气添加设备以及连接以上装置的管路、电路和阀门组成。其采用真空泵预先抽真空后，再按所需要的空气组分的比例充入氮气和氧气，开启鼓风机后等待气体分析仪显示其中的水蒸气含量后，通过PID控制器控制水蒸气添加设备往空气组分混合箱加入水蒸气，以营造需要的环境。与现有技术方法相比，无需复杂的除湿技术就可以成功营造需要的环境。有效降低了营造极端低湿环境的成本。申请号为CN201921272084.9的实用新型专利，涉及一种厂房净化空调系统，包括低露点空气除湿处理机组和厂房，低露点空气除湿处理机组的第一进风口连接室外，厂房顶部设有第二排风口，低露点空气除湿处理机组设有第一回风口，第一回风口通过风管连接第二排风口，厂房底部设有第二排风口，第二排风口通过风管连接低露点空气除湿处理机组的第二排风口。本实用新型的有益效果是：通过低露点空气除湿处理机组分别处理室外新风和厂房内的湿负荷，降低空气处理机组的台数，减小空调机房的面积，并减少风管成本。申请号为CN201922353486.8的实用新型公开了一种连续稳定运行节能型低露点深度除湿系统，所述连续稳定运行节能型低露点深度除湿系统分高温级制冷模块和低温级制冷模块，高温级制冷模块无霜设计，低温级制冷模块采用双蒸发器和内部独特设计的双流通风道，通过增加风门来控制不同风道的使用，实现蒸发器融霜的同时，保证制冷系统连续稳定运行；且利用高温级制冷模块的冷凝热加热出风，可以减少出风再热的功耗，还可给低温级蒸发器进行融霜，减少低温级系统的融霜时间，节能效果显著。但上述技术方案难以同时营造一个低露点和低二氧化碳含量实验环境，无法将水蒸气、二氧化碳处理到目标要求浓度满足不同水蒸气及二氧化碳含量组合工况营造需求。

发明内容

为了克服传统的除湿和除二氧化碳装置能耗高、处理时间长、氮气消耗大的问题，本发明提供一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及其装置，该装置操作便捷，可控范围广，实现露点从-80℃到20℃、二氧化碳浓度从1ppm到100ppm的特殊实验环境营造，处理水蒸气、二氧化碳浓度可以达到1ppm，特别是在人工环境营造领域，可营造出需要的干燥空气且低碳实验环境，适应于不同干燥度需求的各类实验。