[發(fā)明專利]一種高效且精確控溫的熱擴散管加熱系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113504160A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 張軍科;黃小娟
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N25/00;G01N1/44;B01J19/24
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

本發(fā)明公開了一種高效且精確控溫的熱擴散管加熱系統(tǒng)，具體為：將兩個改進的加熱管并聯(lián)后接入吸附管；每個加熱管分為四個加熱單元，每個加熱單元進行溫度的獨立控制，包括測溫、調整和校準；加熱單元測溫使用的溫度探頭內置于對應加熱單元的管腔內部；在加熱管外部安裝了兩個小逐流扇，一個位于第一、二加熱單元之間，另一個位于第三、四加熱單元之間。本發(fā)明將加熱管分段，進行溫度獨立控制與調整，實現(xiàn)了實驗溫度的靈活與精準控制和調整，提高了實驗結果的準確性；將改進后的兩套加熱管并聯(lián)，交替加熱，大幅縮短了實驗耗時；在加熱段增加了逐流扇，進一步縮短了降溫過程中的耗時，提高實驗效率。

技術領域

本發(fā)明屬于熱擴散管技術領域，尤其涉及一種高效且精確控溫的熱擴散管加熱系統(tǒng)。

背景技術

熱擴散管(Thermal Denuder，簡稱TD管)是研究大氣顆粒物揮發(fā)性的有效方法之一，其主要包括加熱管和吸附管兩部分。其中加熱管通過對進入管內的大氣顆粒物進行特定溫度的加熱，使得顆粒物在特定溫度環(huán)境停留，從而使顆粒物中揮發(fā)溫度低于該特定溫度的化學組分揮發(fā)，由顆粒態(tài)轉換為氣態(tài)，而揮發(fā)溫度高于該特定溫度的化學組分則繼續(xù)以顆粒態(tài)形式存在。隨后，所有樣品(揮發(fā)后的氣態(tài)及殘余的顆粒物)進入吸附管，通過吸附管內置的吸附劑(如活性炭)可對其中的氣態(tài)物種進行吸附，最終使樣品中僅保留殘余的顆粒物組分，這些組分進一步轉移至其他觀測設備進行測定。由于大氣顆粒物的不同化學組分揮發(fā)性不同，對應的揮發(fā)溫度通常也存在較大差異，因此，通過加熱溫度的梯度調節(jié)(幾十至幾百攝氏度)，可以實現(xiàn)目標顆粒物各化學組分的逐步揮發(fā)剝離，從而對大氣顆粒物的形成機制進行探究。

在整個TD實驗過程中，關鍵技術之一便在于加熱管中溫度的靈活調節(jié)和精準控制，其直接決定著實驗效率和結果的準確性，實驗耗時太長則會影響對一些顆粒物快速演化過程信息的捕捉，而溫度的過高或過低會引起物種的過度揮發(fā)或者不充分揮發(fā)，從而導致實驗結果偏差。當前，雖然國內外已經(jīng)有一些TD的生產(chǎn)及銷售公司，但對加熱溫度的精準和靈活控制始終是該技術的難點之一，也是實驗誤差產(chǎn)生的重要原因之一。

發(fā)明內容

針對當前熱擴散管實驗效率(耗時)以及加熱效率(溫度控制精確性)不足的問題，本發(fā)明提供了一種高效且精確控溫的熱擴散管加熱系統(tǒng)。

本發(fā)明的一種高效且精確控溫的熱擴散管加熱系統(tǒng)，將兩個改進的加熱管并聯(lián)后接入吸附管；每個加熱管分為四個加熱單元，每個加熱單元進行溫度的獨立控制，包括測溫、調整和校準。

加熱單元測溫使用的溫度探頭內置于對應加熱單元的管腔內部。

在加熱管外部安裝了兩個小逐流扇，一個位于第一、二加熱單元之間，另一個位于第三、四加熱單元之間。

進一步的，加熱管長度為55cm，四個加熱單元總長度50cm。

進一步的，吸附管內填充活性炭形成活性炭吸附區(qū)，吸附管長度為53cm，活性炭吸附區(qū)長度為48cm。

本發(fā)明的有益技術效果為：

本發(fā)明首先將傳統(tǒng)的一個獨立的加熱系統(tǒng)分為四段，進行四個加熱單元溫度的獨立控制、調整和校準，有效避免了傳統(tǒng)加熱管溫度大幅偏離的現(xiàn)象，提高了加熱溫度的精準性；其次，將改進后的兩個加熱管并聯(lián)，進行交替加熱實驗，從而改變了傳統(tǒng)的加熱程序，大幅縮短了實驗時間，提高了實驗效率；再次，對加熱管進行改進，內置降溫風扇，彌補了以往只能依靠加熱管自身降溫耗時太長的不足，進一步提高了實驗效率。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)熱擴散管結構示意圖。

圖2為傳統(tǒng)熱擴散管加熱過程中溫度分布情景。

圖3為本發(fā)明熱擴散管加熱系統(tǒng)結構示意圖。

圖4為本發(fā)明加熱管結構示意圖。

圖5為本發(fā)明對加熱單元溫控之前中心線溫度分布曲線。