[发明专利]一种高效且精确控温的热扩散管加热系统

说明书

本发明公开了一种高效且精确控温的热扩散管加热系统，具体为：将两个改进的加热管并联后接入吸附管；每个加热管分为四个加热单元，每个加热单元进行温度的独立控制，包括测温、调整和校准；加热单元测温使用的温度探头内置于对应加热单元的管腔内部；在加热管外部安装了两个小逐流扇，一个位于第一、二加热单元之间，另一个位于第三、四加热单元之间。本发明将加热管分段，进行温度独立控制与调整，实现了实验温度的灵活与精准控制和调整，提高了实验结果的准确性；将改进后的两套加热管并联，交替加热，大幅缩短了实验耗时；在加热段增加了逐流扇，进一步缩短了降温过程中的耗时，提高实验效率。

技术领域

本发明属于热扩散管技术领域，尤其涉及一种高效且精确控温的热扩散管加热系统。

背景技术

热扩散管(Thermal Denuder，简称TD管)是研究大气颗粒物挥发性的有效方法之一，其主要包括加热管和吸附管两部分。其中加热管通过对进入管内的大气颗粒物进行特定温度的加热，使得颗粒物在特定温度环境停留，从而使颗粒物中挥发温度低于该特定温度的化学组分挥发，由颗粒态转换为气态，而挥发温度高于该特定温度的化学组分则继续以颗粒态形式存在。随后，所有样品(挥发后的气态及残余的颗粒物)进入吸附管，通过吸附管内置的吸附剂(如活性炭)可对其中的气态物种进行吸附，最终使样品中仅保留残余的颗粒物组分，这些组分进一步转移至其他观测设备进行测定。由于大气颗粒物的不同化学组分挥发性不同，对应的挥发温度通常也存在较大差异，因此，通过加热温度的梯度调节(几十至几百摄氏度)，可以实现目标颗粒物各化学组分的逐步挥发剥离，从而对大气颗粒物的形成机制进行探究。

在整个TD实验过程中，关键技术之一便在于加热管中温度的灵活调节和精准控制，其直接决定着实验效率和结果的准确性，实验耗时太长则会影响对一些颗粒物快速演化过程信息的捕捉，而温度的过高或过低会引起物种的过度挥发或者不充分挥发，从而导致实验结果偏差。当前，虽然国内外已经有一些TD的生产及销售公司，但对加热温度的精准和灵活控制始终是该技术的难点之一，也是实验误差产生的重要原因之一。

发明内容

针对当前热扩散管实验效率(耗时)以及加热效率(温度控制精确性)不足的问题，本发明提供了一种高效且精确控温的热扩散管加热系统。

本发明的一种高效且精确控温的热扩散管加热系统，将两个改进的加热管并联后接入吸附管；每个加热管分为四个加热单元，每个加热单元进行温度的独立控制，包括测温、调整和校准。

加热单元测温使用的温度探头内置于对应加热单元的管腔内部。

在加热管外部安装了两个小逐流扇，一个位于第一、二加热单元之间，另一个位于第三、四加热单元之间。

进一步的，加热管长度为55cm，四个加热单元总长度50cm。

进一步的，吸附管内填充活性炭形成活性炭吸附区，吸附管长度为53cm，活性炭吸附区长度为48cm。

本发明的有益技术效果为：

本发明首先将传统的一个独立的加热系统分为四段，进行四个加热单元温度的独立控制、调整和校准，有效避免了传统加热管温度大幅偏离的现象，提高了加热温度的精准性；其次，将改进后的两个加热管并联，进行交替加热实验，从而改变了传统的加热程序，大幅缩短了实验时间，提高了实验效率；再次，对加热管进行改进，内置降温风扇，弥补了以往只能依靠加热管自身降温耗时太长的不足，进一步提高了实验效率。

附图说明

图1为传统热扩散管结构示意图。

图2为传统热扩散管加热过程中温度分布情景。

图3为本发明热扩散管加热系统结构示意图。

图4为本发明加热管结构示意图。

图5为本发明对加热单元温控之前中心线温度分布曲线。