束语分压法配气速度快.pdf

四、结 束语 分压法 配气速 度快，操作 简单，是 目前 国 内外应 用最广 的混台 气 配制方法，不 仅用 于 一 般工业 配气，而且也 用 于大 量 制备 带压 力 的标准混台 气(可 参照 I S O 6 1 4 6，“气 体 分析 标 准混台 气 的制备 分 压法”)，对于 p p m 和 p p b级 低浓烷 类 气体 的 目 制，我们用本法做 丁初步探讨。实验表明，用多 级分压法 配制 低浓 特气，用化学 分 析一比 色法进 行验 正j其 方法 是可行 的，基本 上满 足 了烷 类气体报 警 器调 试 的要 求。为得 到 更 为 满意 的结果，则应建 立 纯烷 类气 体的 国家 标准样品，井按巳发布的国家标准 GB 5 2 7 4 8 5，“气体分 析一校 准用混合 气 的 制 备 一称量 法”来 制备 标 准低 浓混合 气。从 报警器 的调试 中发现，美国 Ma t h e s o n 公 司的 8 0 4 0型砷烷 磷烷 监测 器 灵敏度 高，结构 简单，使 用方便。鉴于特种 气 体 的 毒 性，可 望我 国也能 自制报 警器，使之 在安 全 防护方 面发挥作 用。参考文献 1 粱 国它，“国外 特 种气 蓝技 术 水平概 况”，低 温 与特 气，l 9 8 3，1 2 M a t h e s o a，GAS DATA BOO K ，S i xt n Edi t i on 3 Mat h e s o l Gu a r a n t e e s t h e Ar s i n e Ph c s p hl n Mo ni t o r(产 品保 证 书)4 I S O 6 l 4 6，气体 分析 一标准 混 台气 体的 制备 一 分 压 法”，低温与 特 气，1 9 8 3，增刊 1 5 GB 5 2 7 4 8 5，气体 分析 一搜 准 用 混台气 的 制 备 一称 量i 击，气体 标准 化，l 9 8 8 年，第3 朝(1 9 8 8 年 1 0 月 1 2 日收 稿)简易可靠的液氮再充灌系统 J No i i=,等 开埕 了一 种 非常 可靠 的蔽 氧 蔽 面传 感器。这 种传 感器 基率 一 k 是 由两 个铜 线绕 的小 电阻 构成 的。把 它 连 接在 一 种非常 简单 的电 子 电路 中，即 可构成 完 整的 自动 液氟 再 充 渣 系统。零 系统韵 抗抗 性非 常 高，电 不需 要 精密 的调 节。目前，有关 液氮 液面 指示器和 再充 灌系 统 已有大量报道。从这些报 道 来 看，显 然，各种 类 型液面 传感 器的性 能，主要 取 决 于 具 体的应 用及连接 的 电子线路 的 复 杂 程 度。常被作为 传感元 件用的 有半导 体二极管 或 混 台碳 电阻，因为 在恒定 偏流下，这 些元 件 两 端的 电压降随 温度的 降低 明显地升高。在 一个装 有 液氮的开 口杜 瓦 瓶中，它们的性 能常 常是 良好 的。然而，在 一种多 少 封 闭 的杜瓦 瓶中，例 如，不 锈 钢氦 低温恒 温器 液氮槽申，液氮面 以上的温度可能有几 K c m 的 变 化。为 了在这种情 况下 得到令 人满 意的传 感器灵 敏度，需用 电加 热传感 元件。应 当注意，在大多数 实际的设 计 中，需供 给 一 股大体 上 稳定的 电流通 过 传感器。这 样的映 点是 当传感 器完 全 浸在 液体中时，加热 功率 最大，减少 了加 热 的净效 应。因此，每 个传 感 元件 的加 热功率 往往 增加 到大 约 1 W，但 在许多应 用 中由此 引起 的 液氮蒸 发率高，这 是不 能令 人满意 的。为 了避免这些 麻烦，基 于铜线 的正 温度 系数，我们 研制 了。种 传感 维普资讯 http:/ 器，这种 传感器 被接 入非 常简单可 靠 的 电子 线路 中，该电 路是 由通 常的 元件组成 不 需要 精密的调节。传感 器 我们最 初制作 的 一些传感 嚣是 由单根铜 线 构 成的，它与最 近在 参考 文献。中报 道 的 十 分相 似。这 些传感 器在我们 的不 锈 钢低温 恒 温器 中得到 的结果不 能令 人满 意，或许是 因为 电加热不 太充 分 引起 的。但是，锕 线 圈 装 在氮贮 槽上 部法兰 附近，不 能作为 可靠 的传感 器 使用，因为 充 灌液氦 贮槽对，氐 温 恒温器 该 区域 内的温度 明显地 改变。由 于我们 的主要兴 趣 并不 在于 液氮面 的 模 拟读数，所 以，我们 研制 的传 感器示 意图 如 图 1所示。这 种传 感器包 括 两个 具有正 温 度 系数 的电 阻，每个 电阻 都是 由约为 7 0 0匝 的 0 0 7 ram 直径 的漆包铜 线绕 在 一 根 长 为 1 0 ram、外径为 5 ta r a的圆柱黄铜线 圈 骨 架 l 蒋 瓤被 面 传威器 示意 图(围 1中的 1)上构成 的。具有 这 些匝数，线 圈骨 架 几乎 完全 被填 满。在室 温下，线圈(2，4)的 电阻 约为 5 0 Q。两个这 样的 线 圈 安 装在 一根 外径为 2 ram 的不 锈 钢 管(3)上。线 圈之问 的距 离大 致相 当于所要 求 的液 氮面 上下限 之 间的距离。不 锈钢管 的长度 要 与需 装传 感 器使 用 的贮槽 相适应 两个 线 圈 是 以 串联 电路连 接 整个装 置，再用S t y e a s t 环氧树脂 固定。发现传感器的总电阻将从室 温下 的 1 0 5 2 减少 到 7 7 K 下 的大 约 1 4 Q。为 了在 我们 的不 锈 锕低温 恒温 器 中保证 传感 器性 能可 靠，需 要 用 一定量 的电加 热 这是 以对 传感 器供 电约 1 o o mA 来 实 现 的。由 于铜 的正 温度 系数，所 以，传 感器只 有在 液 氮面以上的部分才 自行加热。除了传感器的 灵敏度 大 之外，还 具有 以下优 点，即液 氨蒸 发率比使 用 二极管 或混合 碳 电阻 器等 传 感器 引起 的蒸发率 小辞多 电 路 这种 传感 器 已装 入图 2所示 的 调 节 系 统。晶体管 T 作 为 恒定 的电源，提 供 的电 流约为 1 0 0 mA。如果整个传感器浸在 液 氮 中，传感器电压大 约 为 1 4 V，功 耗 约 为 1 4 0 row。在 1 0 0 mA 的电流下，传感器电阻 的正温度系数会使传感器功耗随温度的增加 而剧增。这样，当低温恒温器中不存 在液氨 时，会 导致“雪崩”效应，使传 感器 烧坏。为了消除这种效应，设计这样一种 电源，使 传感 器的 电压限 制 在 9 V，相应 的功耗 小 于 l 当液氮面 在 上下限 之间变 化 时，传 感 器的 电压改 变为 几伏，从 而，这种 电压不 需 要放大，而且，活性电子元件补偿 电压的变 化也是不 重要 的。此外，这样 大 的 电 压 变 化，使 系统对 寄生 电磁 场和 其 它 电噪声 源都 具 有很高 的抗扰性。与其 它各种 类 型的传 感器相 比，目前的 设计只需监视一个 电压电平，去检验系统工 维普资讯 http:/ 图 2 液氮捩面监视器和再充灌系统电路图 作是否正常，或是否存在报警状况。这就使相 关 的 电子线 路大大 简 化了。传感器 电压 被馈 人 一个四 芯 电压 比较器 的输 入端，并 对照 四 个 参考 电 匿进行 检验。其 中 两个 电压 对应 于 液氮 面下限 和上限，可 分别用 P 和 P z调节。当 液面 降 到下限 以下时，标 有“LO”的发 光二 极管被接 通，电路 监视 部分 的输 出端 A 的 电压(图 2左 边)将下 降(如 果没 有报 警 状 况存 在，参见下文)。在我们 的再充 灌系 统 中，该输出端 与 两个 晶体 管 Tz和 T 构 成 的 电流放大 器是相 连 的，它供 给能量使 液 氮 电磁 阀(2 4 V 1 0 7 4 A)H I 作。当液面 上 升 到上限 以上时，标有“HI”的发 光二 极管 接 通，电磁阀 就不 起作 用 了。只要 液面 在 上 限(HI)和下限(LO)之 间变 化，分 别 闭 合 开关 s 或者 s。，再 充 灌过 程 就能够开 始 或者 停止。如 果 传感 器 电压降 到 0 7 V(短 路)以下，或 超过大 约 8 V(传感 器 中断 或 者液氮面太低)，就发出警报。在这种情况 下，标有“警报”的发 光二 极管接 通，再充 灌系统不 能工 作(A 的输 出电压高)，B的 输出 电压低。由 T：和 T。构成 类 似的 电路，可 以连接 至输 出端 B，与继 电器或 有声警报 接通 如果需要，可闭合上开 关 s。，使 警 报 器不 工作。在这种 情况 下，启 动 S-，再 充 灌过 程开 始工作 如果 低 温恒温 器 中没 有 液氮，也 能这样 进行工 作。调节步骤 如只 需调节 P 和 P ，我们 发现下述 过 程 十分令人 满意。首先，把贮存 器用 液氮 灌 满，直到传 感器完 全浸没 在液 体 中。然后测 量传 感器 电压 VH。随着 液氨 蒸 发，传 感器 的 电压将增加。当这种 增加 达 到 0 4 0 1 V，即当传感 器 电压为 VH+0 4 V 时，调节 p：，使 标有“HI 的发 光二 极管 刚 好开 始发光。当传感 器电压达 到 3 VH 1 V 时，以 类 似 的 方法调节 P ，使标 有“LO”的发光二 极管 刚 好开 始 发光。结 论 目前，这种 自动 液氨再充 灌 系统工作 得 非 常可 靠。从电学 上和机 械 上都表 明传感器 是 很稳 定的。传感 器 的结 构要求不 严，两个 铜线 电阻 之 问的距 离可 以减少到 大 约 7 c m，而不 产 生任何 麻烦。(下 转 第5 2 页)维普资讯 http:/ 热 传导 与热辐射 热流 之比值N =6 (4 a T。)光 学厚 度 f=8 辐射 衰减 系数 比 Y 日 式 中，T 为热 壁 温度。综合传热 公式可 表示 为 式 中，O=T T：。对 于低 密度的 粉末绝热，辐射 衰减 系数 B=5 N 5 O O c m-。，0 7，=2 1 0 c m，2 1 0 一 roW (c m K)，Nc=O O 1 2 O，典 型 的 热 导 率 数 值 为 K=0 2 roW (m K)。当光学厚 度很大 时(t 5 O O)，式(1 0)中分母 中 的g-项和 第三项可 忽略不 计，列 传热公 式 变为 q!：!二 ：2 3T (1 1)如果 N 1，并且边界发射率很小(e 0 O 3)，则 传热 公 式变为 q T2(10)8 +13 dT2(1一e )+(+亡一 )(1 2)(1 O)由式(1 1)和(1 2)可见，真空 粉束绝 热 系统 中 的热 传导和 热辐射可 以分 开 来 分 析。由计 算可 知，在 气体 压强较 高 的 情 况 下，总热 流 并不 强烈地 依赖于 辐射 特性，因 为 气体 导热 占据 优 势。但 在光 学厚度 很小 的 情况 下，辐射 的影响 十 分显著，特别 是对于 高发 射率的 边 界面，辐射 传热 成为 主要 因素，此时，应采用 消光剂 和 低发射 率的 界面，以 使辐射 热流减 小。参考文献 1】c LTi e n a n d G RCu n n i n g t o a，Ad v a n c e s i n He a t Tr a n s f e r，9，3 4 9 4 1 7(I 9 7 3)2】R F B r r o m，Q y o g e n l c S y s t e ms，2 n d Ed i t i o n。Oxf o r d U n i v Pr e s s，1 9 8 5 3 j M P K a r a e p，Te tz a o a a c c o o 6 e a B 蛐 3 舶 E O日 唧y斑 x M ，CDn e p r za)，l 9 9 (1 9 8 7 年 l 1 月2 6 日收稿)(上接 第6 8 页)与传感 器连接 的电子 线 路的工作是 很 满 意 的，其 电阻变化 与标 称值(室温 下 为 1 0 0 Q)相 比 时，差 别不 大 于 l 0。直流 电源 电压 由未调 的 2 4 V、l A 电源 供给，由于这 个 电 压只直 接用来 供给 电磁 阎，而且 在 配电盘 上 还备有正电压调节器。此外，电路的设计允 许监视 器的电 源电 压 由+1 5 V改变 达 1 V 而 不 会影 响系统 的性能。参考文献(共 3篇，略)中国测试 技术研究 院钟 国 林译 自t Cr y o g e n i c s，2 8(3)，1 8 5 l 8 7(1 9 8 8)，化工部 光 明化 工研究 所 李怀曙校 1 维普资讯 http:/