一种多功能气体成分循环改变与循环检测装置
阅读说明：本技术 一种多功能气体成分循环改变与循环检测装置 (Multifunctional gas component circulation change and circulation detection device ) 是由 朱远志 张天策 朱辉 陈浩宇 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多功能气体成分循环改变与循环检测装置,属于气体反应装置与气体检测装置的技术领域,针对伴随着一种或多种气体成分产生与消耗的过程。本专利装置使气体在封闭的环形通道内循环进行生产反应、检测、消耗反应、检测的过程。通过检测改变各组件工作状态时的气体成分及状态,来完成相应的检测目标。包括包反应类组件(1),外壳类组件(2),检测类组件(3)和控制类组件(4)。本专利装置可利用简单的测量方法去了解复杂的气体成分生成与消耗的过程；可使参与反应的气体循环适用,减少原料和废气；使循环类的气体成分改变与检测更为便利、普及；功能丰富,满足教学和基础实验的多元化需求；使相应工作效率提高,成本降低。(The invention discloses a multifunctional gas component cyclic change and cyclic detection device, belongs to the technical field of gas reaction devices and gas detection devices, and aims at the process along with generation and consumption of one or more gas components. This patent device makes gaseous circulation carry out the process of production reaction, detection, consumption reaction, detection in confined annular channel inner loop. The corresponding detection target is completed by detecting the gas components and states when the working states of all the components are changed. The device comprises a reaction component (1), a shell component (2), a detection component (3) and a control component (4). The device can utilize a simple measuring method to know the complex gas component generation and consumption process; the gas participating in the reaction can be recycled and applied, and raw materials and waste gas are reduced; the change and detection of the circulating gas components are more convenient and popular; the functions are rich, and the diversified requirements of teaching and basic experiments are met; the corresponding working efficiency is improved, and the cost is reduced.)
技术领域
本发明涉及气体反应装置与气体检测装置的技术领域。
背景技术
在进行与气体有关的应用、处理、实验时，常涉及到催化、转化、吸收、相变等改变气体成分的过程。对该过程进行的研究、检测等，则需要一些专业仪器。
对于一些中小型的企业、科研机构或是教学机构来说，有可能仅在某几个项目中用到此类仪器。而此类仪器往往价格昂贵，有时需要成套或成体系使用。若是选择购买，则会导致经费不足或超出预算。若是选择将样本送到专业机构进行检测，则时间、进度都无法保障，且缺乏时效性。
在现有的商业产品中，会有一些小型、简易且廉价的气体成分反应或气体成分检测仪器，在一定程度上可起到代替作用。但使用条件各异，不仅难以联用，且难以全部满足复杂工况需求。
同时，在涉及到某种气体成分产生与消耗同进行的情况时，鲜有装置或仪器同时兼备变量成分再利用、产生装置与消耗装置相互协调等功能。而且，当气体反应过程中出现大量复杂成分时，需要利用其它简单成分进行参照检测。
所以，需要一种装置，以满足循环条件下的气体成分改变与检测的需求。并且，其自身具有一定的可调节性，可以模仿多种工况；具有一定的兼容性，可以整合一些常见的简易仪器。
发明内容
本专利解决的技术问题：针对伴随着一种或多种气体成分产生与消耗的过程，设计一种通用、便捷的气体成分改变与检测装置。
本专利的技术方案：本专利装置使气体在封闭的环形通道内循环通过反应类(产生)组件、检测类组件、反应类(消耗)组件、检测类组件。通过检测改变各组件工作状态时的气体成分，来完成相应的检测目标。
本装置组件可分为：四类，八种，具体为：
反应类组件(1)：包括反应物载体组件(1-1)一种，具有进行反应的作用，在使用本装置时需选择两个并分别装载于外壳类组件(2)内。
反应物载体组件(1-1)：拥有多种内部结构，可装载各类反应物。拥有唯一外形，可装载于常温外壳组件(2-1)，保温外壳组件(2-2)，调温外壳组件(2-3)。具有进行反应的作用。
外壳类组件(2)：包括常温外壳组件(2-1)，保温外壳组件(2-2)和调温外壳组件(2-3)三种，具有提供反应物载体温度变化状态的作用，在使用本装置时需选择种类及数量(共两个)并分别装载反应类组件(1)。。
常温外壳组件(2-1)：可装载反应物载体组件(1-1)。通过改变反应物载体组件(1-1)在其内部的位置，可改变气流通过应物载体组件(1)与直接通过的比例。具有装载并移动反应物载体组件(1-1)，适应周围温度，控制反应速率的作用。
保温外壳组件(2-2)：包括壳体、保温层。可装载反应物载体组件(1-1)。通过改变反应物载体组件(1-1)在其内部的位置，可改变气流通过应物载体组件(1)与直接通过的比例。具有装载并移动反应物载体组件(1-1)，保温，控制反应速率的作用。
调温外壳组件(2-3)：包括壳体、金属管。可装载反应物载体组件(1-1)。金属管分布于组件内部，且可与外部加热或制冷装置相连。通过改变反应物载体组件(1-1)在其内部的位置，可改变气流通过应物载体组件(1)与直接通过的比例。具有装载并移动反应物载体组件(1-1)，调温，控制反应速率的作用。
检测类组件(3)：包括反应条件检测组件(3-1)，常规成分检测组件(3-2)和特殊成分检测组件(3-3)三种，具有检测反应条件、成分的作用，在使用本装置时需选择其种类及数量(各两个)。
反应条件检测组件(3-1)：包括壳体、感应元件、电路系统。具有检测温度、流量、气压的作用。
常规成分检测组件(3-2)：包括壳体、感应元件、电路系统。具有检测氧气、二氧化碳、水蒸气含量的作用。
特殊成分检测组件(3-3)：包括壳体、连接盖。可将其它成分实时无损检测仪器的感应部分接入其内部，而其它部分留在外部。具有实时检测成分的作用。
控制类组件(4)：包括气流控制组件(4-1)一种，具有控制反应条件的作用，在使用本装置时需选择其数量。
气流控制组件(4-1)：包括壳体、开关、风扇、电控系统。四周气体进出口有独立开关。中央风扇可改变方向，可调转速。具有控制气流方法与大小的作用。
同时，各组件配合组成闭合环状通道。在工作时，气体连续循环通过各组件，且不与外界接触。
基本工作流程：根据需求选择组件及其数量、顺序，连接为闭合环形并固定。通过气体控制组件，充入工作用气体。开启控制类组件和检测类组件，数秒后装置内气体达到稳态，检测工作方可开始。其间，利用检测类组件记录数据；根据需求，调节相应组件的工作状态。
基本检测方法：对于只含有单一或简单成分改变的气体可进行直接检测，或通过特殊成分检测组件与其它仪器连用。对于含有复杂成分的气体反应，可利用专业检测手段，检测反应物在生成及消耗过程中变化的各气体成分及其比例，并在工作过程中，通过对温度、气压、流量、氧气含量、水蒸气含量、二氧化碳含量的检测，得到目标气体成分的改变量。
本专利的有益效果：本专利装置可利用简单的测量方法去了解复杂的气体成分生成与消耗的过程。可使参与反应的气体循环适用，减少原料和废气。使循环类的气体成分改变与检测更为便利、普及。功能丰富，满足教学和基础实验的多元化需求。使相应工作效率提高，成本降低。
附图说明
图1为反应物载体组件(1-1)。
图2为常温外壳组件(2-1)。
图3为保温外壳组件(2-2)。
图4为调温外壳组件(2-3)。
图5为反应条件检测组件(3-1)。
图6为常规成分检测组件(3-2)。
图7为特殊成分检测组件(3-3)。
图8为气流控制组件(4-1)。
图9为某工作条件下的装配图。
具体实施方式
为了使本专利装置的解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清晰明了，在此结合实例，对本专利装置进行进一步详细说明。此处仅用于解释本专利装置，并不用于限定本专利装置。
实例1：装置组件种类与功能介绍
本装置组件可分为：四类，八种，具体为：
反应类组件(1)：包括反应物载体组件(1-1)一种，具有进行反应的作用，在使用本装置时需选择两个并分别装载于外壳类组件(2)内。
反应物载体组件(1-1)：拥有多种内部结构，可装载各类反应物。拥有唯一外形，可装载于常温外壳组件(2-1)，保温外壳组件(2-2)，调温外壳组件(2-3)。具有进行反应的作用。
外壳类组件(2)：包括常温外壳组件(2-1)，保温外壳组件(2-2)和调温外壳组件(2-3)三种，具有提供反应物载体温度变化状态的作用，在使用本装置时需选择种类及数量(共两个)并分别装载反应类组件(1)。。
常温外壳组件(2-1)：可装载反应物载体组件(1-1)。通过改变反应物载体组件(1-1)在其内部的位置，可改变气流通过应物载体组件(1)与直接通过的比例。具有装载并移动反应物载体组件(1-1)，适应周围温度，控制反应速率的作用。
保温外壳组件(2-2)：包括壳体、保温层。可装载反应物载体组件(1-1)。通过改变反应物载体组件(1-1)在其内部的位置，可改变气流通过应物载体组件(1)与直接通过的比例。具有装载并移动反应物载体组件(1-1)，保温，控制反应速率的作用。
调温外壳组件(2-3)：包括壳体、金属管。可装载反应物载体组件(1-1)。金属管分布于组件内部，且可与外部加热或制冷装置相连。通过改变反应物载体组件(1-1)在其内部的位置，可改变气流通过应物载体组件(1)与直接通过的比例。具有装载并移动反应物载体组件(1-1)，调温，控制反应速率的作用。
检测类组件(3)：包括反应条件检测组件(3-1)，常规成分检测组件(3-2)和特殊成分检测组件(3-3)三种，具有检测反应条件、成分的作用，在使用本装置时需选择其种类及数量(各两个)。
反应条件检测组件(3-1)：包括壳体、感应元件、电路系统。具有检测温度、流量、气压的作用。
常规成分检测组件(3-2)：包括壳体、感应元件、电路系统。具有检测氧气、二氧化碳、水蒸气含量的作用。
特殊成分检测组件(3-3)：包括壳体、连接盖。可将其它成分实时无损检测仪器的感应部分接入其内部，而其它部分留在外部。具有实时检测成分的作用。
控制类组件(4)：包括气流控制组件(4-1)一种，具有控制反应条件的作用，在使用本装置时需选择其数量。
气流控制组件(4-1)：包括壳体、开关、风扇、电控系统。四周气体进出口有独立开关。中央风扇可改变方向，可调转速。具有控制气流方法与大小的作用。
同时，各组件配合组成闭合环状通道。在工作时，气体连续循环通过各组件，且不与外界接触。
实例2：甲醛吸收率与甲醛浓度的关系
将含有涂料的反应物载体组件(1)(1-1(1))和常温外壳组件(1)(2-1(1))，气流控制组件(1)(4-1(1))，反应条件检测组件(1)(3-1(1))，常规成分检测组件(1)(3-2(1))，气流控制组件(2)(4-1(2))，含有甲醛吸收物的反应物载体组件(2)(1-1(2))和常温外壳组件(2)(2-1(2))，气流控制组件(3)(4-1(3))，反应条件检测组件(2)(3-1(2))，常规成分检测组件(2)(3-2(2))，气流控制组件(4)(4-1(4))顺序连接为闭合环形并固定。通过气体控制组件，充入工作用气体。开启控制类组件和检测类组件，数秒后装置内气体达到稳态，检测工作方可开始。其间，利用反应条件检测组件(1)(3-1(1))，常规成分检测组件(1)(3-2(1))，反应条件检测组件(2)(3-1(2))和常规成分检测组件(2)(3-2(2))记录数据；逐渐调节将含有涂料的反应物载体组件(1-1)位置，以提高甲醛浓度。
实例3：干燥剂吸水率与工作条件的关系
将含有水的反应物载体组件(3)(1-1(3))和常温外壳组件(3)(2-1(3))，气流控制组件(5)(4-1(5))，反应条件检测组件(3)(3-1(3))，常规成分检测组件(3)(3-2(3))，气流控制组件(6)(4-1(6))，含有干燥剂的反应物载体组件(4)(1-1(4))和调温外壳组件(1)(2-3(1))，气流控制组件(7)(4-1(7))，反应条件检测组件(4)(3-1(4))，常规成分检测组件(4)(3-2(4))，气流控制组件(8)(4-1(8))顺序连接为闭合环形并固定。通过气体控制组件，充入工作用气体。开启控制类组件和检测类组件，数秒后装置内气体达到稳态，检测工作方可开始。其间，利用反应条件检测组件(3)(3-1(3))，常规成分检测组件(3)(3-2(3))，反应条件检测组件(4)(3-1(4))和常规成分检测组件(4)(3-2(4))记录数据；调节调温外壳组件(1)(2-3(1))，以改变干燥剂的工作条件。
实例4：VOCs催化剂失效条件
将含有高浓度VOCs液体的反应物载体组件(5)(1-1(5))和保温外壳组件(1)(2-2(1))，气流控制组件(9)(4-1(9))，反应条件检测组件(5)(3-1(5))，常规成分检测组件(5)(3-2(5))，气流控制组件(10)(4-1(10))，含有VOCs催化剂的反应物载体组件(6)(1-1(6))和调温外壳组件(2)(2-3(2))，气流控制组件(11)(4-1(11))，反应条件检测组件(6)(3-1(6))，常规成分检测组件(6)(3-2(6))，气流控制组件(12)(4-1(12))顺序连接为闭合环形并固定。通过气体控制组件，充入工作用气体。开启控制类组件和检测类组件，数秒后装置内气体达到稳态，检测工作方可开始。其间，利用反应条件检测组件(5)(3-1(5))，常规成分检测组件(5)(3-2(5))，反应条件检测组件(6)(3-1(6))和常规成分检测组件(6)(3-2(6))记录数据；调节调温外壳组件(2)(2-3(2))的温度，反应物载体组件(5)(1-1(5))与保温外壳组件(1)(2-2(1))的位置，以改变催化剂工作条件。