[實(shí)用新型]一種等效導(dǎo)熱系數(shù)的測定系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420426653.1
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN204044093U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳道洪;鄭倩倩;郭啟海;丁力
• 申請（專利權(quán)）人: 北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 朱健

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種等效導(dǎo)熱系數(shù)的測定系統(tǒng)，尤其適用于高溫分解會產(chǎn)生氣體的物料的等效導(dǎo)熱系數(shù)的測定。

背景技術(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)是指在單位梯度作用下物料單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量，該物理量是表征物料導(dǎo)熱性能的重要參數(shù)。堆積的塊狀物料可以視為是由多相物質(zhì)共存的一種組合體，例如堆積的塊煤就是由煤、煤中水分和空隙間的氣體所組成的組合體。該組合體內(nèi)的傳熱機(jī)理極為復(fù)雜，包括導(dǎo)熱、對流及輻射三種方式，所以塊狀物料的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)質(zhì)上是三種傳熱形式的表觀參數(shù)，是傳熱的總效果，故稱為等效傳熱系數(shù)。相比于物料的導(dǎo)熱系數(shù)，等效導(dǎo)熱系數(shù)使得研究堆積的塊狀物料內(nèi)部的傳熱過程更加簡單方便。

一般情況下，物料的等效導(dǎo)熱系數(shù)只能采用實(shí)驗的方法來測量。非穩(wěn)態(tài)法是最近幾十年內(nèi)開發(fā)出的導(dǎo)熱系數(shù)測量方法，通過測量樣品的溫度分布隨時間變化，從而來推算導(dǎo)熱系數(shù)。該方法的特點(diǎn)是測量時間短、精確性高、對環(huán)境要求低，多用于研究高導(dǎo)熱系數(shù)物料，或在高溫條件下進(jìn)行測量。其中熱線法的應(yīng)用范圍比較廣泛，已在液體、粉末狀、顆粒狀或塊狀材料導(dǎo)熱系數(shù)的測定中得到應(yīng)用。熱線法在測量過程中，試樣的溫升和溫度梯度都很小，從而測得的結(jié)果可視為確定溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)值。利用熱線法測量時，試樣可在特定溫度下均勻加熱，避免了測定較高溫度下材料導(dǎo)熱系數(shù)而出現(xiàn)試樣表面過燒以及測量數(shù)據(jù)不能確切代表試樣導(dǎo)熱系數(shù)的問題。

目前熱線法大多用于測量常溫或較低溫度下的物料等效導(dǎo)熱系數(shù)，沒有測量高溫條件下物料的等效導(dǎo)熱系數(shù)的裝置，尤其是適合高溫可產(chǎn)氣物料的等效導(dǎo)熱系數(shù)的測定裝置。而物料的等效導(dǎo)熱系數(shù)通常是溫度的函數(shù)，在不同溫度下物料的等效導(dǎo)熱系數(shù)有較大差別。工業(yè)上的生產(chǎn)工況大多是在較高溫度下進(jìn)行，例如干餾、煅燒等，因此測量高溫條件下物料的等效導(dǎo)熱系數(shù)更為重要。

申請?zhí)枮?00910144808.6的發(fā)明提供了一種測量松散煤體熱物性的方法及系統(tǒng)，可以一次性同時測松散煤體熱物性，包括導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散率和比熱容。但是，該技術(shù)只能測定常溫下松散煤體的熱物性，不能獲得高溫下松散煤體的熱物理性質(zhì)，因此不能獲得松散煤體熱物性隨溫度的變化關(guān)系。

實(shí)用新型內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種塊狀物料等效導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置和方法，可以實(shí)現(xiàn)測量高溫(<1000℃)下塊狀分解可產(chǎn)氣物料(例如，塊煤、廢棄輪胎、固體垃圾、礦石等)的等效導(dǎo)熱系數(shù)。

(二)技術(shù)方案

本實(shí)用新型公開了一種等效導(dǎo)熱系數(shù)的測定系統(tǒng)，包括試樣筒、加熱系統(tǒng)、集氣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述試樣筒包括試樣筒體和試樣筒蓋，所述加熱系統(tǒng)包括加熱裝置、直流穩(wěn)壓電源以及交流電源，所述集氣系統(tǒng)包括集氣管和集氣裝置，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括探測裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，最高測定溫度1000℃，其中，所述試樣筒體包括發(fā)熱元件，所述發(fā)熱元件與所述交流電源相連，所述試樣筒蓋包括上筒蓋、下筒蓋和密封管，所述上筒蓋和所述下筒蓋之間通過所述集氣管和密封管相連，并且所述集氣管和所述密封管貫穿所述上筒蓋和所述下筒蓋，所述密封管和所述試樣筒蓋之間設(shè)有密封裝置，所述加熱裝置和所述探測裝置分別通過所述密封管從所述密封裝置中穿出，所述加熱裝置與試樣筒外的所述直流穩(wěn)壓電源相連，所述探測裝置與試樣筒外的所述數(shù)據(jù)采集裝置相連，所述集氣裝置通過所述集氣管從所述試樣筒內(nèi)部收集氣體，所述數(shù)據(jù)處理裝置對所述數(shù)據(jù)采集裝置采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

所述試樣筒體的筒壁由內(nèi)到外包括發(fā)熱元件、保溫層和外殼，所述加熱裝置設(shè)置于試樣筒的軸線位置，所述探測裝置設(shè)置在所述試樣筒內(nèi)部偏離試樣筒軸線的位置。

進(jìn)一步地，所述測定系統(tǒng)包括循環(huán)水冷裝置，所述循環(huán)水冷裝置與所述上筒蓋相連。

進(jìn)一步地，所述集氣系統(tǒng)進(jìn)一步包括氣體冷卻裝置，其設(shè)置于所述集氣管和所述集氣裝置之間。

進(jìn)一步地，所述發(fā)熱元件為高溫電爐絲或者硅碳棒。

進(jìn)一步地，所述試樣筒蓋和所述試樣筒體之間設(shè)有石墨墊圈。

進(jìn)一步地，所述加熱裝置為熱線。

進(jìn)一步地，所述探測裝置為兩根K型熱電偶，所述兩個K型熱電偶位于以試樣筒軸線為中心的同一徑向平面上。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理裝置通過熱線法計算等效導(dǎo)熱系數(shù)。

本實(shí)用新型還公開了一種等效導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法，所述數(shù)據(jù)處理裝置通過以下步驟利用熱線法計算等效導(dǎo)熱系數(shù)：

1)在試樣筒的軸線位置上插入加熱裝置，同時在偏離加熱裝置中心一定距離處設(shè)置探測裝置，并記錄探測裝置與加熱裝置中心之間的距離；