本发明涉及到气体混合调节技术领域，具体涉及到一种或多种气体相互混合调节调控的设备及方法。
背景技术：
在汽车能源运用过程中，会使用到各类阀件，如汽车氢能源的使用会用到专用的氢能源阀件，以及各种需要与氢气、氮气、其它混合气体接触的设备，这些阀件或设备简称为hsm设备。hsm设备在实际使用前会进行各种测试，以验证hsm设备在该环境中的使用效率和使用寿命，所以需要控制多种气体混合的比例、温度、湿度、压力等指标，这样就能方便的找出这类设备有哪里不足或需要改进的地方。
测试时需要在一个密闭系统中，加入一种或者多种气体进行相互混合；因为为密闭系统，不方便检测，所以不方便控制多种气体直接的相互混合比例；因此这样提供的环境就不足以模拟零部件在实际工作中的环境。
另外，将一种或者多种气体用于试验或测试后，这些气体如果排入空气，这样势必会导致大气的污染；为了减少对大气的污染以及生态环境的破坏，需要减少这类气体的排放或者回收利用这些气体。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供气体相互混合调节调控的设备及方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
气体相互混合调节调控的设备，包括与若干hsm设备连接的水循环系统和气体循环系统；其中若干所述hsm设备处于密封空间内；
所述气体循环系统包括气泵，所述气泵两端分别连接有低压气罐和高压气罐，所述高压气罐的出气口通过气体管道连接至加湿罐，靠近所述加湿罐一端的气体管道上依次设有压力表、调压阀、第一压力传感器、第一温度传感器、第一电磁阀和第一止回阀；所述加湿罐的出气口通过主进气管道和支路进气管道分别与所述hsm设备连接；所述主进气管道上依次设有湿度传感器、第二压力传感器和第二温度传感器；所述hsm设备的出气管道连接至气液分离器，所述气液分离器的出气端连接至冷干机，所述冷干机的出气端连接至所述低压气罐形成气体循环；
所述水循环系统包括冷水机组，所述冷水机组的出水口分别连接所述加湿罐和水浴式气化器，所述水浴式气化器的出水口连接所述冷干机，所述冷干机的出水口连接所述气泵的水箱，所述气泵的水箱的出水口与所述加湿罐的出水口又分别连接至所述冷水机组的回水口形成水循环；
所述高压气罐与所述加湿罐连接的所述气体管道经过并连接所述水浴式气化器；
所述加湿罐上还设有调节系统温度的加热装置。
优选的，所述气泵为增压气泵。
本气体相互混合调节调控的设备通过上述部件及连接方式的设置，能够准确调控气体混合的比例，实时调控系统内部气体的温度、湿度及压力，从而能够为密闭空间内的所述hsm设备提供多种、准确的模拟环境，从而达到测试在不同环境下所述hsm设备的使用效率和使用寿命，从而能够找出所述hsm设备的部件在实际运用中可能存在的不足及缺陷并进行改进；同时本设备在测试或试验后产生的气体还能够循环利用，减少了对大气的污染及生态环境的破坏。
所述第一压力传感器和所述第二压力传感器能够获取所述加湿罐的进出口管道内气体的压力；当在系统中通入一种气体时，根据压力传感器即可测得的气体压力值；由于每种气体的分子质量之比等于在同一容器下的各种气体的压力之比，当在系统中通入多种气体时，根据压力之比加算出其他的混合气体的压力值，并且定量加入混合气体，这样就能够保证多种气体相互混合的比例。
通过球阀、电磁阀等阀门能够控制系统管道内部气体流速，配合所述加热装置的辅助加热，能够有效控制所述加湿罐的出气口的气体温度，利用所述第一温度传感器和所述第二温度传感器实时监测的温度反馈至控制器从而精确控制系统管道内部气体的温度。
所述加湿罐能够为通入的气体加湿，使混合的气体保持一定湿度，所述湿度传感器能够检测到湿度值；所述水浴式气化器通过流入的冷却水和流入的高温气体进行隔离换热，所述冷干机通过内置的冷凝器将温度较高的制冷剂蒸汽与温度比较低的冷却水进行热交换；所述气液分离器能够对试验测试后排出的气体进行气液分离，将大体积的液态水分离出来，分离后的气体通过所述冷干机进一步降温、调压和除湿，处理后的气体储存在所述低压气罐中，所述气泵能够将所述低压气罐中的气体吸入增压后导入所述高压气罐中以再次供系统使用，减少气体排放；
所述冷干机中产生的液态水也经由所述气泵的水箱后再次回流到所述冷水机组中，所述加湿罐的出水口也连通至所述冷水机组的回水口，形成水循环，使得整个系统中的水能够反复利用。
进一步的，所述第二压力传感器通过pid控制单元与所述第一电磁阀连接。
进一步的，所述支路进气管道上分别设有球阀；与所述hsm设备连接的支路出气管道上分别设有止回阀，所述支路出气管道汇合形成主出气管道，所述主出气管道上设有所述气液分离器。
进一步的，所述冷干机的进气端的管路上分别设有第三压力传感器和第三温度传感器，所述冷干机的出气端的管路上设有背压阀和质量流量计；所述背压阀通过pid控制单元与所述第三压力传感器连接。
进一步的，所述冷干机与所述低压气罐之间的管路上靠近所述低压气罐处依次设有吸附式干燥机、过滤器和第四温度传感器。
所述吸附式干燥机及所述过滤器能够进一步处理经由所述冷干机排出的气体，使其充分干燥和洁净，便于再次循环使用；所述第四温度传感器能够获取进入所述低压气罐内气体的温度。
进一步的，所述低压气罐与所述气泵之间的管路上还设有第四压力传感器和球阀。
进一步的，所述气泵与所述高压气罐之间的管路上也设有止回阀。
进一步的，所述水循环系统还包括与所述加湿罐的补水口连接的水箱；所述水箱的出水管路上也设有球阀，所述水箱的进水管路连接至外部水源并在进水管路上设有净水过滤器，确保进入系统管道内的水干净。
球阀可以为自动球阀也可以为手动球阀，管道上不同位置使用的球阀根据需求选用相适配的型号；所述止回阀的使用能够防止气体或液体倒流。
一种气体相互混合调节调控的方法，包括上述的气体相互混合调节调控的设备，所述方法包括以下步骤：
按照一种或多种气体的混合要求，通过气体的分子质量比来调控系统内部气体混合比例，即通过一种或者多种气体的分子质量之比，来确定一种或者多种气体的压力之比，以加入定额压力的一种或者多种气体进行充分混合；
按照出口温度的要求，通过设置在所述气体相互混合调节调控的设备中的加热装置调控系统内部气体的温度，即通过若干温度传感器检测气体进出口的温度来反馈调节加热装置；
按照出口湿度的要求，通过气体相互混合调节调控的设备调控系统内部气体的湿度，即通过加湿罐、水浴式气化器调控系统内部的气体湿度；
按照出口压力的要求，通过气体相互混合调节调控的设备中的多种阀件及压力传感器的反馈调控系统内部气体的压力，并确定气体回收再利用的方法。
进一步的，调控系统内部气体的温度包括如下步骤：监测通入系统的气体温度，并且与设定的温度值进行对比，如果温度符合要求，则气体直接流入出口；若温度对比偏低，则加热加热装置，升高气体温度；若温度偏高，则降低所述加热装置功率，降低温度；若温度合适，则直接输出；所述加热装置为与加湿罐连接的加热器，及为所述加湿罐的出气口加热的加热带。所述加热带包裹或缠绕在所述加湿罐或所述加湿罐的出气口的管道上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本气体相互混合调节调控的设备通过上述部件及连接方式的设置，能够准确调控气体混合的比例，实时调控系统内部气体的温度、湿度及压力，从而能够为密闭空间内的所述hsm设备提供多种、准确的模拟环境，从而达到测试在不同环境下所述hsm设备的使用效率和使用寿命，从而能够找出所述hsm设备的部件在实际运用中可能存在的不足及缺陷并进行改进；同时本设备在测试或试验后产生的气体还能够循环利用，减少了对大气的污染及生态环境的破坏。
附图说明
图1为本发明气体相互混合调节调控的设备的整体布置结构示意图；
图2为本发明气体相互混合调节调控的设备中加热装置的布置结构示意图；
图3为本发明气体相互混合调节调控的设备的温度反馈调节控制流程示意图；
图中：1、hsm设备；2、气泵；3、低压气罐；4、高压气罐；5、水浴式气化器；6、混合气体；7、压力表；8、调压阀；9、第一压力传感器；10、第一温度传感器；11、第一电磁阀；12、第一止回阀；13、加湿罐；14、主进气管道；15、支路进气管道；16、支路出气管道；17、主出气管道；18、气液分离器；19、泄压阀；20、第三压力传感器；21、第三温度传感器；22、冷干机；23、冷水机组；24、吸附式干燥机；25、过滤器；26、第四温度传感器；27、第四压力传感器；28、球阀；29、止回阀；30、电磁阀；31、质量流量计；32、pid控制器；33、水箱；34、净水过滤器；35、湿度传感器；36、第二压力传感器；37、第二温度传感器；38、加热器；39、加热带。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一：
如图1所示，气体相互混合调节调控的设备，包括与若干hsm设备1连接的水循环系统和气体循环系统；其中若干所述hsm设备1处于密封空间内；
所述气体循环系统包括气泵2，所述气泵2的吸气口和出气口分别连接有低压气罐3和高压气罐4，所述高压气罐4的出气口通过气体管道连接至加湿罐13的进气口，靠近所述加湿罐13一端的气体管道上依次设有压力表7、调压阀8、第一压力传感器9、第一温度传感器10、第一电磁阀11和第一止回阀12；所述加湿罐13的出气口通过主进气管道14和支路进气管道15分别与所述hsm设备1连接；所述主进气管道14上依次设有湿度传感器35、第二压力传感器36和第二温度传感器37；所述hsm设备1的出气管道连接至气液分离器18，所述气液分离器18的出气端连接至冷干机22，所述冷干机22的出气端连接至所述低压气罐3形成气体循环；
所述水循环系统包括冷水机组23，所述冷水机组23的出水口分别连接所述加湿罐13的进水口和水浴式气化器5的进水口，所述水浴式气化器5的出水口连接所述冷干机22的进水口，所述冷干机22的出水口连接所述气泵2的水箱，所述气泵2的水箱的出水口与所述加湿罐13的出水口又分别回流连接至所述冷水机组23的回水口形成水循环；
所述高压气罐4与所述加湿罐13连接的所述气体管道经过并连接所述水浴式气化器5，也就是所述高压气罐4的出气口连接所述水浴式气化器5的进气口，所述水浴式气化器5的出气口再与所述加湿罐13的进气口连接；
所述加湿罐13上还设有调节系统温度的加热装置。
优选的，所述气泵2为增压气泵。
本气体相互混合调节调控的设备通过上述部件及连接方式的设置，能够准确调控气体混合的比例，实时调控系统内部气体的温度、湿度及压力，从而能够为密闭空间内的所述hsm设备1提供多种、准确的模拟环境，从而达到测试在不同环境下所述hsm设备1的使用效率和使用寿命，从而能够找出所述hsm设备1的部件在实际运用中可能存在的不足及缺陷并进行改进；同时本设备在测试或试验后产生的气体还能够循环利用，减少了对大气的污染及生态环境的破坏。
所述第一压力传感器9和所述第二压力传感器36能够获取所述加湿罐的进出口管道内气体的压力；当在系统中通入一种气体时，根据压力传感器即可测得的气体压力值。
当在系统中通入多种气体，如氢气和氮气时，由于每种气体的分子质量之比等于在同一容器下的各种气体的压力之比，当在系统中通入多种气体时，根据压力之比加算出其他的混合气体的压力值，并且定量加入混合气体，这样就能够保证多种气体相互混合的比例。
具体的，根据理想气体定律pv＝nrt：气体压强的大小与气体的量(n)、气体的温度(t)成正比，与气体的体积(v)成反比r为通用气体常量；可知，在相同体积和温度下
由气体的量与质量的关系可知，
式中，ph为通入氢气的压强值(或压力值)，pn为通入氮气的压强值，mh为氢气的质量，mn为氮气的质量，mh为氢气的摩尔质量，mn为氮气的摩尔质量；
由于气体的摩尔质量为已知参数，根据压力传感器能够分别测得通入氢气和氮气的压强值，能够计算出氢气和氮气混合的比例，从而调节和模拟通入所述hsm设备1所在的密闭空间中气体环境。
通过多个球阀28、电磁阀30等阀门能够控制系统管道内部气体流速和启闭，配合所述加热装置的辅助加热，能够有效控制所述加湿罐13的出气口的气体温度，利用所述第一温度传感器10和所述第二温度传感器37实时监测的温度反馈至控制器，与预设温度值比对并进行反馈调整，从而精确控制系统管道内部气体的温度。
所述加湿罐13能够为通入的气体加湿，使混合的气体保持一定湿度，所述湿度传感器35能够检测到湿度值；所述水浴式气化器5通过流入的冷却水和流入的高温气体进行隔离换热，所述冷干机22通过内置的冷凝器将温度较高的制冷剂蒸汽与温度比较低的冷却水进行热交换；所述气液分离器18能够对试验测试后排出的气体进行气液分离，将大体积的液态水分离出来，分离后的气体通过所述冷干机22进一步降温、调压和除湿，处理后的气体储存在所述低压气罐3中，所述气泵2能够将所述低压气罐3中的气体吸入增压后导入所述高压气罐4中以再次供系统使用，以减少气体排放；
所述冷干机22中产生的液态水也经由所述气泵2的水箱后再次回流到所述冷水机组23中，所述加湿罐13的出水口也连通至所述冷水机组23的回水口，形成水循环，使得整个系统中的水能够反复利用。
进一步的，所述第二压力传感器36通过pid控制器32与所述第一电磁阀11连接。能够根据测得的气体压力值反馈控制所述第一电磁阀11的启闭和开启时间。
进一步的，所述支路进气管道15上分别设有球阀28；与所述hsm设备1连接的支路出气管道16上分别设有止回阀29，所述支路出气管道16汇合形成主出气管道17，所述主出气管道17上设有所述气液分离器18，以及泄压阀19、球阀28。
进一步的，所述冷干机22的进气端的管路(在所述主出气管道17)上分别设有第三压力传感器20和第三温度传感器21，所述冷干机22的出气端的管路上设有电磁阀30和质量流量计31；所述电磁阀30通过pid控制器32与所述第三压力传感器20连接。
进一步的，所述冷干机22与所述低压气罐3之间的管路上靠近所述低压气罐3处依次设有吸附式干燥机24、过滤器25和第四温度传感器26。
所述吸附式干燥机24及所述过滤器25能够进一步处理经由所述冷干机22排出的气体，使其充分干燥和洁净，便于再次循环使用；所述第四温度传感器26能够获取进入所述低压气罐3内气体的温度。
进一步的，所述低压气罐3与所述气泵2之间的管路上还设有第四压力传感器27和球阀28，以监控所述低压气罐3排出气体的压力。
进一步的，所述气泵2与所述高压气罐4之间的管路上也设有止回阀29。
进一步的，所述水循环系统还包括与所述加湿罐13的补水口连接的水箱33；所述水箱33的出水管路上也设有球阀28，所述水箱33的进水管路连接至外部水源并在进水管路上设有净水过滤器34，确保进入系统管道内的水干净。
球阀28为手动球阀，管道上不同位置使用的球阀28根据需求选用相适配的型号；所述止回阀29的使用能够防止气体或液体倒流。
实施例二：
本实施例提供了一种用于实施例一中所述设备中的加热装置。
如图2所示，所述加热装置包括加热器38和与所述加热器38连接的加热带39；所述加热带39包裹或缠绕在所述加湿罐13的出气口的管道上；
进一步的，所述加热器38与所述加湿罐13通过金属软管连接。
所述金属软管的设置也能够为所述加湿罐13内的水和气体进行加热，维持所述加湿罐13内的水在一个恒定的范围内，以至于所述加湿罐13的出气口的气体温度不会过低或过高。
实施例三：
本实施例提供了一种气体相互混合调节调控的方法，包括实施例一中的气体相互混合调节调控的设备。
所述方法包括以下步骤：
按照一种或多种气体的混合要求，通过气体的分子质量比来调控系统内部气体混合比例，即通过一种或者多种气体的分子质量之比，来确定一种或者多种气体的压力之比，以加入定额压力的一种或者多种气体进行充分混合；
按照出口温度的要求，通过设置在所述气体相互混合调节调控的设备中的加热装置调控系统内部气体的温度，即通过若干温度传感器检测气体进出口的温度来反馈调节加热装置；
按照出口湿度的要求，通过气体相互混合调节调控的设备调控系统内部气体的湿度，即通过加湿罐、水浴式气化器调控系统内部的气体湿度；
按照出口压力的要求，通过气体相互混合调节调控的设备中的多种阀件及压力传感器的反馈调控系统内部气体的压力，并确定气体回收再利用的方法。
进一步的，调控系统内部气体的温度包括如下步骤：首先根据试验或测试要求设置设定温度；通过所述第一温度传感器监测通入系统(进入所述加湿罐的进气口)的气体温度，并且与设定的温度值进行对比，如果温度符合要求，则气体直接流入所述加湿罐，在加湿罐的加湿后输出气体；若温度对比偏低，则加热加热器及加热带，升高气体温度；若温度偏高，则降低所述加热器功率，降低温度；若温度合适，则直接输出；
或者，如图3所示，系统在加入气体之后，开始检测进口气体温度(进入所述加湿罐的进气口的气体温度)，并且判断是否需要加热，如果需要加热，则启动加热器进行加热；通过加热器之后，再次检测气体温度；若温度偏低，启动加热带继续加热；如果不需要加热，则不启动加热器，气体直接输出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.气体相互混合调节调控的设备，其特征在于，包括与若干hsm设备连接的水循环系统和气体循环系统；
所述气体循环系统包括气泵，所述气泵两端分别连接有低压气罐和高压气罐，所述高压气罐的出气口通过气体管道连接至加湿罐，靠近所述加湿罐一端的气体管道上依次设有压力表、调压阀、第一压力传感器、第一温度传感器、第一电磁阀和第一止回阀；所述加湿罐的出气口通过主进气管道和支路进气管道分别与所述hsm设备连接；所述主进气管道上依次设有湿度传感器、第二压力传感器和第二温度传感器；所述hsm设备的出气管道连接至气液分离器，所述气液分离器的出气端连接至冷干机，所述冷干机的出气端连接至所述低压气罐形成气体循环；
所述水循环系统包括冷水机组，所述冷水机组的出水口分别连接所述加湿罐和水浴式气化器，所述水浴式气化器的出水口连接所述冷干机，所述冷干机的出水口连接所述气泵的水箱，所述气泵的水箱的出水口与所述加湿罐的出水口又分别连接至所述冷水机组的回水口形成水循环；
所述高压气罐与所述加湿罐连接的所述气体管道经过并连接所述水浴式气化器；
所述加湿罐上还设有调节系统温度的加热装置。
2.根据权利要求1所述的气体相互混合调节调控的设备，其特征在于，所述第二压力传感器通过pid控制单元与所述第一电磁阀连接。
3.根据权利要求1所述的气体相互混合调节调控的设备，其特征在于，所述支路进气管道上分别设有球阀；与所述hsm设备连接的支路出气管道上分别设有止回阀，所述支路出气管道汇合形成主出气管道，所述主出气管道上设有所述气液分离器。
4.根据权利要求1所述的气体相互混合调节调控的设备，其特征在于，所述冷干机的进气端的管路上分别设有第三压力传感器和第三温度传感器，所述冷干机的出气端的管路上设有背压阀和质量流量计；所述背压阀通过pid控制单元与所述第三压力传感器连接。
5.根据权利要求1所述的气体相互混合调节调控的设备，其特征在于，所述冷干机与所述低压气罐之间的管路上靠近所述低压气罐处依次设有吸附式干燥机、过滤器和第四温度传感器。
6.根据权利要求1所述的气体相互混合调节调控的设备，其特征在于，所述低压气罐与所述气泵之间的管路上还设有第四压力传感器和球阀。
7.根据权利要求1所述的气体相互混合调节调控的设备，其特征在于，所述气泵与所述高压气罐之间的管路上也设有止回阀。
8.根据权利要求1所述的气体相互混合调节调控的设备，其特征在于，所述水循环系统还包括与所述加湿罐的补水口连接的水箱；所述水箱的出水管路上也设有球阀，所述水箱的进水管路连接至外部水源并在进水管路上设有净水过滤器。
9.一种具有权利要求1～9任一所述的气体相互混合调节调控的设备的气体相互混合调节调控的方法，其特征在于，所述方法包括：
按照一种或多种气体的混合要求，通过气体的分子质量比来调控系统内部气体混合比例，即通过一种或者多种气体的分子质量之比，来确定一种或者多种气体的压力之比，以加入定额压力的一种或者多种气体进行充分混合；
按照出口温度的要求，通过设置在所述气体相互混合调节调控的设备中的加热装置调控系统内部气体的温度，即通过若干温度传感器检测气体进出口的温度来反馈调节加热装置；
按照出口湿度的要求，通过气体相互混合调节调控的设备调控系统内部气体的湿度，即通过加湿罐、水浴式气化器调控系统内部的气体湿度；
按照出口压力的要求，通过气体相互混合调节调控的设备中的多种阀件及压力传感器的反馈调控系统内部气体的压力，并确定气体回收再利用的方法。
10.根据权利要求9所述的气体相互混合调节调控的方法，其特征在于，调控系统内部气体的温度包括如下步骤：监测通入系统的气体温度，并且与设定的温度值进行对比，如果温度符合要求，则气体直接输出；若温度对比偏低，则加热加热装置，升高气体温度；若温度偏高，则降低所述加热装置功率，降低温度；若温度合适，则直接输出；所述加热装置为与加湿罐连接的加热器，及为所述加湿罐的出气口加热的加热带。
技术总结