用于研究气固本征化学反应动力学的微型装置及建模方法

摘要

本发明公开了一种用于研究气固本征化学反应动力学的微型装置，包括称重组件、反应器组件、支架和三向切换阀；称重组件包括计算机、数据采集器、应变片、玻璃保护罩和金属丝挂钩；反应器组件包括中空的石英玻璃反应器、金属吊篮、加热炉、中空的石英连接件、集气袋、热电偶和温控箱。同时，还提供了利用该微型装置的建模方法，即在消除内外扩散等流动的影响的前提下，首先确定气体反应物的转化率和多组分气体产物产率，然后结合不同时间段固体试样的质量变化，最后获得气固本征化学反应动力模型。本发明提供的装置克服了现有热重装置的试样量小，产物不能定量，难以消除内外扩散影响等问题，发展了研究气固本征化学反应动力学的新途径。

主权项

一种用于研究气固本征化学反应动力学的微型装置，其特征在于：该装置包括称重组件、反应器组件、支架(13)和三向切换阀(14)，称重组件包括计算机(1)、数据采集器(2)、应变片(3)、玻璃保护罩(4)和金属丝挂钩(5)，其中，计算机(1)的信号输入端和数据采集器(2)的信号输出端连接，数据采集器(2)的信号输入端通过数据线和应变片(3)的一端连接，应变片(3)的另一端和金属丝挂钩(5)相连，玻璃保护罩(4)包括罩体(401)和固定连接在罩体(401)底部的中空凸台(402)，玻璃保护罩(4)的顶部设有保护气进口，玻璃保护罩(4)置于支架(13)的顶板上，且中空凸台(402)穿过支架(13)的顶板，位于支架(13)内部；应变片(3)位于玻璃保护罩(4)中，且应变片(3)通过连接柱固定连接在罩体(401)的壁面上；反应器组件包括中空的石英玻璃反应器(6)、金属吊篮(7)、加热炉(8)、中空的石英连接件(9)、集气袋(10)、热电偶(11)和温控箱(12)，其中，石英玻璃反应器(6)的上部设有保护气进口，石英连接件(9)的下部设有第一出口和第二出口，加热炉(8)呈环形，加热炉(8)固定连接在支架(13)上，石英玻璃反应器(6)位于加热炉(8)的内腔中，石英玻璃反应器(6)的顶端与中空凸台(402)底端通过磨口密封连接，石英玻璃反应器(6)的底端与石英连接件(9)的顶端通过磨口密封连接，金属吊篮(7)位于石英玻璃反应器(6)内腔中，金属吊篮(7)的上端与金属丝挂钩(5)连接；热电偶(11)的顶端位于金属吊篮(7)的下方，热电偶(11)的另一端穿过石英玻璃反应器(6)和石英连接件(9)的第一出口，与温控箱(12)连接，集气袋(10)通过气管和石英连接件(9)的第二出口连接；三向切换阀(14)的A端与大气相连，三向切换阀(14)的B端与石英玻璃反应器(6)的反应气进口相连，三向切换阀(14)的另一端与反应气管相连。