20l球形测试设备的外部结构说明

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1、20L球形测试设备的外部结构说明20L容器在球形主体之外接有若干导管和接头，根据其功能，可分为气体循环、水循环和电控采集系统，下面分别加以说明。1.气体循环系统：该系统中的气体，是指在实验中所可能使用的控制用气、实验成分气体和容器内空气，这些气体在实验中扮演重要的角色。气体循环系统使得用户可以（手动或通过软件）控制这些气体流入/流出容器进行实验，如图1-1所示，它主要分为三个部分。图1-120L反应器气体循环系统说明：C表示容器，AC为20L反应容器，DC为粉罐；V表示阀门，其中V-i和V-o为普通

2、球阀，V-d1为电磁阀，V-d2为气粉两相阀；M表示仪表，M-V为真空表，M-P为压力表；B表示气瓶，B-a/n为实验用气（如空气、氮气），B-c为控制用气；Vac为真空泵。1)喷粉/进气部分（图1-1中下方红色箭头部分）：由气瓶B-a/n及B-c、电磁阀V-d1、粉罐DC、压力表M-P和两相阀V-d2组成，实物对应如图1-2所示。此部分可完成两个操作，分别为“进气”和“喷粉”，①进气：实验用气通过电磁阀V-d1与粉罐DC相连，粉罐称粉完成后（或空白实验中），将粉罐盖盖严（并保证球形容器密闭），操作

3、控制柜或上位机点击“进气”按钮，电磁阀打开将实验用气充入粉罐，压力表M-P显示粉罐内的压力值，并协助系统检查压力是否达到合理值；②喷粉：控制用气B-c与气粉两图1-220L反应容器外部进气/喷粉部分实物照片相阀V-d2相连，当粉罐DC压力达到预期值后，操作控制柜或上位机点击“点火”按钮，可触发喷粉过程，在控制用气作用下，两相阀打开，粉罐中的实验用气携带粉尘样本进入球形容器AC。2)抽真空/排气部分（图1-1中右侧橙色箭头部分）由两只三通管道、真空表M-V、三只球阀V-o1、V-o2、V-o3和真空泵

4、Vac组成，球阀V-o1处于真空表支路，V-o2处于真空泵支路，实物对应如图1-3所示。图1-320L反应容器外部抽真空/排气部分实物照片此部分可完成两个操作，分别为“抽真空”和“排气”，①抽真空：向球形容器内喷粉之前，使V-o3闭合、V-o1与V-o2打开（并保证球形容器密闭），开启真空泵，观察真空表至读数达到目标值（0.6MPa）时，关闭真空泵、闭合V-o1与V-o2，此时容器内部达到实验要求真空度，“真空表关”指示为安全状态；②排气，球形容器内反应完成后，保持V-o1与V-o2球阀的闭合状态，

5、将V-o3支路端置于空气中或接入水洗等尾气处理，缓慢打开V-o3至球内气体释放完毕，再打开V-o1使真空表归零，此时排气完成。3)洗气/配气部分（图1-1中左侧蓝色箭头部分）由一只三通管道和三只球阀V-i1、V-i2、V-i3组成，实物对应如图1-4所示。图1-420L反应容器外部抽真空/排气部分实物照片此部分用于对球形容器进行气体润洗和配气，①洗气：进行LOC（最低氧浓度）实验时，按需要可能进行洗气，将润洗气体接到V-i1或V-i2端，对容器抽真空后（并保证球形容器密闭），保持真空表阀门V-o1打

6、开以观察容器真空度，打开V-i3，缓慢开启气体接入端阀门，至容器真空度置0，关闭V-i3完成一次洗气，可重复多次（一般共3次）；②配气：进行LOC实验时，需要配比不同氧气浓度的实验用气，可分别将氧气和氮气接到V-i1（或V-i2）和V-i2（或V-i1）端，首先计算目标氧浓度下两种气体的体积比，对容器抽真空后（并保证球形容器密闭），保持真空表阀门V-o1打开以观察容器真空度，打开V-i3，缓慢开启V-i1（或V-i2），至真空表所示减少氧气百分比对应的真空度，关闭V-i1（或V-i2），打开V-i2

7、（或V-i1）至真空表值为0，关闭V-i2（或V-i1）和V-i3，此时容器内氧气达到目标浓度。4)另注！从图1-1中可以看出，V-o3支路端、V-i1支路端、V-i2支路端是等价的，三者的功能在重新配置后可以互相转换，比如在PK实验中，V-i2和V-i3不接供气设备，可以用于排气，而V-o3则可以用于反吹清洗抽真空部分的管道。事实上，在排气用的管道使用一段时间之后，就应当对其进行反吹清理，以免排气时气体携带的粉尘在管内堆积影响抽真空/排气效果（甚至造成管道堵塞），从这个角度来看，将某个V-i支路的

8、功能（如洗气）与V-o3功能（排气）交换，使得这两个部分气体均有进有出，也是很合理的做法。2.冷却水循环系统图2-120L容器夹层冷却水循环示意该系统的目的是，当几次实验之后，容器温度会升高到超出实验标准允许的范围，而自然冷却耗时太长，所以使用循环水可以在较短时间内令反应容器达到允许温度。在20L球形容器外壁上开有两个用于水循环的圆孔，冷却水从下端的圆孔流入反应容器夹层，并最终从上端圆孔流出，由水泵实现循环利用。图2-1为水循环示意，图2-2和图2-3分别为两水循环圆