25. 什么是冷自由空間?什么是暖自由空間?冷暖自由空間的相對大小有什么意義?
在分析過程中,樣品管是部分浸沒在冷?。ㄈ缫旱┲械?,因此總自由空間是由冷自由空間和暖自由空間兩部分組成的。
固定床反應(yīng)裝置其中浸沒于液氮液位下的部分稱為冷自由空間(冷域,cold-zone),在液位以上處于室溫環(huán)境部分稱為暖自由空間(暖域,warm-zone)。自由空間是系統(tǒng)中吸附質(zhì)分子傳遞、擴(kuò)散的區(qū)域。液氮溫度(77K)下同體積所包含的分子數(shù)是室溫300K的4倍,可以說在整個(gè)自由空間中冷自由空間對死體積的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于暖自由空間。冷自由空間越小,或者暖自由空間中所含氣體分子數(shù)越多,壓力測量也就越準(zhǔn)確。
26. 為什么要進(jìn)行液氮或液氬的液位控制?控制液位都有哪些方法?
在一個(gè)敞開的杜瓦中,制冷劑如液氮和液氬是揮發(fā)的。因此,樣品管頸的制冷劑液位是不斷降低的,
固定床反應(yīng)裝置從而造成冷域和暖域體積的連續(xù)變化。為避免系統(tǒng)自由空間受冷浴溫度及冷浴液位的影響,
在測量中的關(guān)鍵就是保持樣品管頸與制冷劑液位的相對恒定。一般要求,
固定床反應(yīng)裝置至少浸沒樣品 20mm,并保持液面恒定,波動(dòng)不超過 1~2mm。在實(shí)際操作中,有兩種不同的方式達(dá)到上述目的:
(1) RTD 實(shí)時(shí)反饋伺服方式,即利用包括液位傳感器和自動(dòng)電梯在內(nèi)的實(shí)時(shí)反饋伺服系統(tǒng)調(diào)整冷浴液位并保持冷自由空間較小化。實(shí)驗(yàn)證明,用液位傳感器控制浸于液氮中的樣品池液位,得到的樣品管中的氮?dú)鈮毫Γù蠹s 295 毫米汞柱)與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系見右圖。液氮液位的任何變化都會(huì)造成管內(nèi)氣壓的變化。壓力恒定的結(jié)果清楚地說明,
固定床反應(yīng)裝置液位控制伺服反饋系統(tǒng)補(bǔ)償了液氮蒸發(fā)的損失,很好地控制了樣品管中的死體積(小的“冷域”和大的“暖域”)保持恒定。
(2) 夾套方式,即用高分子多孔材料包裹樣品管頸,
固定床反應(yīng)裝置通過毛細(xì)管蒸騰作用保持液位,也就是用較大冷自由空間換取冷浴液位高度的恒定。