一種實驗室用的電加熱載物臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于固體燃料熱解、氣化和燃燒的熱工技術領域，更具體地，涉及一種實驗室用的小型水冷電加熱載物臺。
【背景技術】
[0002]煤、生物質、固體廢棄物等固體燃料的利用方式通常包括熱解、氣化和燃燒等。這些固體燃料樣品在熱利用的過程中會產(chǎn)生一些揮發(fā)性產(chǎn)物，這些揮發(fā)性產(chǎn)物除了自身發(fā)生均相反應之外，還可能與正在反應的樣品或者生成的固、液殘留物發(fā)生交互反應，這使得研究固體燃料熱解、氣化和燃燒等熱利用反應的初始過程變得異常復雜。
[0003]國內外絕大多數(shù)關于固體燃料高效無污染利用的研究都是采用熱天平、固定床、流化床、反應釜、沉降爐、攜帶流反應器等臺架，用這些臺架研究固體燃料熱利用反應的初始過程存在種種問題或缺陷:譬如熱天平、固定床、反應釜等臺架升溫速率很小，與實際工業(yè)運用相差很大，樣品的堆積效應造成反應過程中樣品溫度分布不均勻，并且堆積的樣品之間及樣品與產(chǎn)物之間會發(fā)生比較嚴重的交互反應。流化床、沉降爐、攜帶流反應器等臺架中顆粒的升溫速率可以達到13?105°C/s，與實際相符，但無法實現(xiàn)程序升溫，并且仍無法避免產(chǎn)物之間及產(chǎn)物與樣品之間的交互反應。另外，這些實驗室用的固體燃料熱研究臺架的實驗溫度都是間接測定的，一般測定反應器管壁的溫度或者是反應煙氣的溫度來代表反應樣品的反應溫度，極少有實驗臺架直接采集反應樣品的實際溫度作為控制對象。
[0004]由于樣品之間、產(chǎn)物之間及樣品與產(chǎn)物間交互反應的存在，不同固體燃料熱利用研究設備中影響熱利用產(chǎn)物析出的傳熱傳質、流動等條件不同，使得交互反應的程度也不同，得到的數(shù)據(jù)往往缺乏可比性。若能在固體燃料熱反應的過程中迅速將揮發(fā)性產(chǎn)物與反應中的樣品分離開，則可以更清楚的觀測固體燃料熱利用的初始反應過程;若能在固體樣品反應的過程中直接采集反應樣品的實際溫度來作為控制對象用來控制反應過程的溫度歷程，并且確保樣品反應過程中溫度分布均勻，則可更準確地展示實際反應溫度對固體燃料熱反應的影響，特別是對研究一些反應溫度區(qū)間窄的固體燃料的熱特性及機理很有幫助。
[0005]因此，有需要開發(fā)出可供直接測量固體燃料樣品反應溫度、能最小化反應樣品及生成產(chǎn)物之間交互反應并且溫度分布均勻的實驗裝置。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有實驗臺架中反應樣品與生成產(chǎn)物之間交互反應大、不能直接采集固體樣品實際溫度的不足，本發(fā)明提供了一種實驗室用的電加熱載物臺，可以直接采集反應固體樣品的實際溫度，并且該載物臺的水冷通道布置可有效增大換熱面積，使得反應樣品溫度更均勻，并且在高溫下可以運行更長時間，此外，還能方便直接測量電阻絲網(wǎng)反應區(qū)的溫度。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種實驗室用的電加熱載物臺，用于夾持電阻絲網(wǎng)并對電阻絲網(wǎng)加熱，其特征在于，其包括水冷支撐板、陽極上夾持片、陽極下夾持片、陰極上夾持片、陰極下夾持片、進水中空銅柱、出水中空銅柱、第二云母片，其中，
[0008]所述第二云母片設置在所述水冷支撐板上，用于將設置在該第二云母片上的電阻絲網(wǎng)和所述水冷支撐板電絕緣，
[0009]所述陽極下加持片和所述陰極下夾持片分別設置在所述水冷支撐板兩個相對的側面處，所述陽極上夾持片和所述陰極上夾持片分別壓住所述電阻絲網(wǎng)兩端并分別固定在所述陽極下加持片和所述陰極下夾持片上，
[0010]所述水冷支撐板上具有設置在電阻絲網(wǎng)下方的通孔，該水冷支撐板內部還設置有水冷通道，所述進水中空銅柱和所述出水中空銅柱分別固定在所述水冷支撐板上并連通所述水冷通道。
[0011]通過以上發(fā)明構思，(I)在水冷支撐板上設置有通孔，電阻絲網(wǎng)位于水冷支撐板的通孔上方，以水冷支撐板通孔處的電阻絲網(wǎng)為反應區(qū)，方便在電阻絲網(wǎng)下方設置載氣吹掃裝置，能用于將反應物質吹掃走，能最小化反應樣品及生成產(chǎn)物之間交互反應；(2)在水冷支撐板內部還設置有水冷通道，電阻絲網(wǎng)設置在水冷支撐板上，能通過設計水冷通道的布局而使電阻絲網(wǎng)的溫度分布均勻，并能確保電阻絲網(wǎng)非反應區(qū)域良好散熱，使得電阻絲網(wǎng)可以在高溫下長時間受熱；(3)可通過水冷支撐板下方的通孔將熱電偶絲直接穿插在電阻絲網(wǎng)的反應區(qū)，用于直接測量反應區(qū)的溫度，避免了現(xiàn)有技術中間接測量反應樣品溫度帶來的不利影響。
[0012]進一步的，所述水冷支撐板內部的水冷通道包括圍繞所述通孔周圍的一段，并且，該段水冷通道至少圍繞所述通孔周長的一半。
[0013]進一步的，所述水冷支撐板內部的水冷通道包括圍繞所述通孔周圍的一段，并且，該段水冷通道至少圍繞所述通孔周長的五分之四。
[0014]以上發(fā)明構思中，同時設置水冷通道圍繞通孔周長的長度，能改變對電阻絲網(wǎng)非反應區(qū)的冷卻能力以確保電阻絲網(wǎng)反應區(qū)溫度的均勻性。
[0015]進一步的，還包括第一云母片，該第一云母片設置在所述陽極下夾持片和所述水冷支撐板側面之間，起到電絕緣的作用。
[0016]進一步的，還包括陽極接線柱，所述陽極接線柱固定在所述陽極下夾持板上，用于向陽極通電。
[0017]進一步的，所述陰極下夾持板內也設置有水冷通道，位于陰極下夾持板的水冷通道通過不銹鋼彎管連通所述水冷支撐板內部的水冷通道。實際情況下，可靈活設計水冷通道，譬如在水冷支撐板周圍設計直線型的水冷通道，該直線型的水冷通道再進一步連通位于陰極下夾持板的水冷通道和圍繞通孔的環(huán)形水冷通道，這樣增大換熱面積，能強化水冷系統(tǒng)的換熱效果，使得反應樣品溫度分布更均勻，并且在高溫下可以運行更長時間。
[0018]本發(fā)明載物臺主要包括供電加熱與循環(huán)水冷卻兩個部分，陽極的上下夾持片、陰極的上下夾持片以及陽極接線柱為供電加熱的主要部分，通電后，電阻絲網(wǎng)會發(fā)熱升溫;水冷支撐板、進水中空銅柱、出水中空銅柱以及不銹鋼彎管組成冷卻水循環(huán)通路的主要部分，用于均勻冷卻電阻絲網(wǎng)非反應區(qū)并能使電阻絲網(wǎng)反應區(qū)溫度更均勻。本發(fā)明將供電加熱電路與冷卻水循環(huán)通路整合為一體，加熱電極采用中空結構，既是供電通路也是冷卻水循環(huán)通路。
[0019]本發(fā)明中，少量的固體燃料樣品由兩層電阻絲網(wǎng)夾持，均勻地分布一層，通過控制電阻絲網(wǎng)兩端的電壓可以準確地控制樣品的反應溫度并實現(xiàn)快速及慢速的程序升溫。在樣品反應區(qū)下端采用載氣快速垂直吹掃，可以將反應過程中生成的揮發(fā)性產(chǎn)物快速吹離反應區(qū)，減小反應樣品及生成產(chǎn)物之間的交互反應。
[0020]本發(fā)明中，通過直徑為微米級的熱電偶絲直接采集反應樣品的實際溫度，并以該溫度作為后續(xù)的溫度控制對象，通過調節(jié)電阻絲網(wǎng)兩端的功率輸入大小來控制反應過程的溫度歷程，實現(xiàn)程序升溫及保溫，可更準確地展示溫度對固體燃料熱反應的影響。
[0021]總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案，能夠取得下列有益效果:
[0022]1、水冷支撐板上設置有通孔，通孔上方的電阻絲網(wǎng)區(qū)域作為反應區(qū)，這樣的設計，使得在電阻絲網(wǎng)反應區(qū)下方設置載氣或者冷卻氣體快速吹掃，可以將反應過程中生成的揮發(fā)性產(chǎn)物快速吹離反應區(qū)，減小反應樣品及生成產(chǎn)物之間的交互反應。
[0023]2、水冷支撐板上設置有圍繞電阻絲網(wǎng)反應區(qū)的水冷通道，能有效冷卻電阻絲網(wǎng)的非反應區(qū)，能使得電阻絲網(wǎng)反應區(qū)溫度更均勻。
[0024]3、通過水冷支撐板的通孔將熱電偶絲直接穿插在電阻絲網(wǎng)的反應區(qū)，能直接采集反應樣品的實際溫度來作為溫度控制對象，避免了現(xiàn)有技術中間接測量反應樣品溫度帶來的不利影響。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實施例的一種實驗室用的電加熱載物臺的整體結構示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明實施例的電加熱載物臺裝配體爆炸視圖；
[0027]圖3為本發(fā)明實施例的電加熱載物臺的內部水冷回路的剖視圖。
[0028]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:
[0029]1-陽極上夾持片2-陽極下夾持片3-第一螺栓
[0030]4-第二螺栓 5-聚四氟乙烯電絕緣套筒6-陽極接線柱
[0031]7-第一云母片 8-第三螺栓9-螺母
[0032]10-墊片11-陰極上夾持片12-電阻絲網(wǎng)
[0033]13-第二云母片 14-水冷支撐板15-陰極下夾持片
[0034]16-不銹鋼彎管 17-0型橡膠圈18-進水中空銅柱
[0035]19-出水中空銅柱
【具體實施方式】
[0036]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0037]圖1為本發(fā)明實施例的一種實驗室用的小型水冷電加熱載物臺的整體結構示意圖，圖2為本發(fā)明實施例的水冷載物臺裝配體爆炸視圖，由以上兩圖可知，本發(fā)明的水冷載物臺主要包括:陽極上夾持片I，陽極下夾持片2，第一螺栓3，第二螺栓4，聚四氟乙烯電絕緣套筒5，陽極接線柱6，第一云母片7，第三螺栓8，螺母9，墊片10，陰極上夾持片11，電阻絲網(wǎng)12，第二云母片13，水冷支撐板14，陰極下夾持片15，不銹鋼彎管16，0型橡膠圈17，進水中空銅柱18，出水中空銅柱19。
[0038]其中，陽極上夾持片1、陽極下夾持片2之間及陰極上夾持片11、陰極下夾持片15之間均用螺栓螺母配合連接。電阻絲網(wǎng)12兩端分別由陽極上下夾持片I，2及陰極上下夾持片11，15夾持固定，具體的，第三螺栓8穿過陽極上夾持片I和陽極下夾持片2上設置的通孔后，再套上墊片10，最后以螺母9旋緊在端部，將陽極上夾持片I和陽極下夾持片2進行固定連接。陰極上夾持片11和陰極下夾持片15的固定方式稍有不同，將第三螺栓8旋入螺母9后，再套上墊片10，穿過陰極上夾持片11兩端設置的通孔，然后穿過第二云母片13兩端設置的通孔，最后與陰極下夾持片15上鉆有的內螺紋孔進行螺紋配合連接固定，通過旋緊或松開螺母9，可固定壓緊或松開陰極上夾持片11和陰極下夾持片15。
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