[實用新型]一種基于Labview的升溫速率可控的絲網反應器

有效

• 申請號: 201320777147.2
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN203869983U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 江維;王曉亮;曹立勇;胡蘊成
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N15/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 張新

技術領域

本實用新型涉及煤粉、生物質及廢棄物熱利用技術領域，特別是一種基于Labview的升溫速率可控的絲網反應器。

背景技術

升溫速率可控的電加熱反應器主要包括有固定床、熱重等。

固定床采用電加熱，將反應器置于電爐內并被電爐加熱。加熱方式有兩種：

一種是程序控制升溫加熱方式，其缺點是在加熱速率可控的條件下，升溫速率不高，一般都低于100℃/min；

另一種為快速升溫，即將電爐加熱到一定溫度后，將反應器快速置于電爐內進行升溫，其缺點是升溫速率不可控，試驗樣品的升溫歷程與操作人員的操作關系很大，且重復性較差。例如：公開日為20110105，公開號為CN101936979A的中國專利文獻，公開了一種高爐用焦炭反應后強度測定方法，該方法包括以下步驟：1)反應器內裝入焦炭試樣；2)反應器置于電加熱爐內；3)將測溫熱電偶插入反應器的焦炭內；4)將電子天平放在升降臺上并用鏈條將電子天平與反應器連接；5)用溫度控制儀調節電爐加熱，當料層中心溫度達到400℃時通氮氣；6)當料層中心溫度達到780℃時通二氧化碳氣體；7)當試樣料層中心溫度達到一定值時，切斷氮氣改通配好的混合氣體，當焦炭試樣的失重率達到要求值時，保持此時加熱爐的溫度不變繼續通二氧化碳或混合氣體達到規定的溶損量后改通氮氣降溫；8)到100℃以下，停止通氮氣，自冷。這種方法雖然可以測定焦炭在高爐內的情況，但是人為的操作經驗很關鍵，測定得到的焦炭熱性質的準確率有一定的誤差。

在煤粉、生物質及廢棄物熱利用技術研究領域，為了模擬實際爐膛中固定顆粒的升溫速率，熱重是一個很重要的研究手段，熱重其本質也是電加熱的，采用程序升溫加熱方式，但是由于熱重也存在如下缺點：（1）加熱速率過低；（2）樣品堆積；（3）反應氣體未直接穿過固體樣品層。這些不僅使固體顆粒的升溫速率與實際過程不相符，并且也會將導致二次反應。

發明內容

本實用新型針對上述問題，提出了一種基于Labview的升溫速率可控的絲網反應器，采用正負加熱電極直接金屬絲網，將固體樣品預先置于兩層金屬絲網中間的方法，由于金屬絲網電阻很小且為篩網狀，不僅解決了加熱速率低、樣品堆積以及反應氣體未直接穿過固體樣品層等問題，通過適當通過金屬絲網的氣體流量，還可以有效降低以及避免二次反應。

本實用新型的技術方案如下：

一種基于Labview的升溫速率可控的絲網反應器，其特征在于：包括電加熱平臺、溫度測量采集單元、Labview Real-Time控制器、上位機和模擬電壓輸出模塊，溫度測量采集單元接觸電加熱平臺上的固體燃料，電加熱平臺連接模擬電壓輸出模塊，溫度測量采集單元連接至Labview Real-Time控制器，Labview Real-Time控制器分別于上位機、模擬電壓輸出模塊連接；其中電加熱平臺包括加熱電極、線性可控電源和用于放置固體燃料的兩層金屬絲網，加熱電極的一端分別連接至線性可控電源的正負極輸出端，加熱電極的電極端分別設置于兩層金屬絲網的兩端；所述熱電偶接觸放置于兩層金屬絲網之間的固體燃料。

所述模擬電壓輸出模塊采用NI9263。

溫度測量采集單元的主要采用熱電偶，通過熱電偶測量固體燃料的溫度。

所述溫度測量采集單元還包括具有溫度校正功能的熱電偶采集模塊，所述熱電偶連接至熱電偶采集模塊，熱電偶采集模塊通過可重配置機箱NI cRIO-9113與Labview Real-Time控制器連接；所述熱電偶采集模塊采用NI9214，該模塊內置有溫度校正模塊和A/D轉換器（模/數轉換器）。

所述加熱電極兩端電壓低于12V。

所述熱電偶的電偶絲直徑為50.4μm ~76.2μm。

所述金屬絲網的平均孔徑為50~70μm。

本實用新型的具體工作方法為：先將固體燃料放置于兩層金屬絲網中間，通過金屬絲網將固體燃料夾緊；通電后，電加熱平臺的加熱電極對金屬絲網進行加熱，固體燃料被金屬絲網加熱；溫度測量采集單元的熱電偶用于測量固體燃料的溫度，通過溫度校正器進行溫度校正，然后將溫度信號轉換為數字信號，由溫度測量采集單元的熱電偶采集模塊將數字信號傳輸給Labview Real-Time控制器，Labview Real-Time控制器將數字信號傳輸到上位機并顯示，并且通過模擬電壓輸出模塊控制電源的輸出功率，從而通過調節加熱功率來改變固體顆粒的加熱速率，同時可以將氣流速率控制為0.2~0.3 m/s；對比不同工況下，固體顆粒加熱前后的質量變化以及氣體產物分布規律，得出固定顆粒的反應特性。