[發明專利]一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201611040084.7
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106525895B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 田文喜;馮唐濤;張亞培;陳榮華;蘇光輝;秋穗正;劉奇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置，其特征在于，包括加熱爐，所述加熱爐包括爐體(1)，爐體(1)為圓筒型結構，并且采用氧化鋯制作；爐體(1)內沿爐體(1)內壁設置有一圈高溫隔熱層(2)，爐體(1)側壁上開設有若干透窗(6)，透窗(6)內安裝有熱電偶(12)；爐體(1)內中心豎直設置有若干測試棒(3)；每根測試棒包括位于中心的鎢錸加熱棒(13)，鎢錸加熱棒(13)外側為氧化鋁層(14)，氧化鋁層(14)外側為鋯-4合金層(15)；熱電偶(12)熱端與氧化鋁層(14)表面接觸，冷端穿過透窗(6)；加熱爐下方設置有變壓器(20)，變壓器(20)與鎢錸加熱棒(13)相連；

爐體(1)內設置有用于支撐高溫隔熱層(2)的鉬板(9)；

鎢錸加熱棒(13)的直徑為3mm。

2.根據權利要求1所述的一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置，其特征在于，該裝置還包括琴臺柜(19)，琴臺柜(19)上設置有溫度控制儀表(21)、電流電壓表、空氣開關(26)、溫控按鈕(23)以及控制按鈕(22)，溫度控制儀表(21)、電流電壓表、空氣開關(26)、溫控按鈕(23)以及控制按鈕(22)均與變壓器(20)相連。

3.根據權利要求1所述的一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置，其特征在于，每根測試棒的長度為0.9m；氧化鋁層(14)的厚度為3.5mm，鋯-4合金層(15)的厚度為1mm。

4.根據權利要求1或3所述的一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置，其特征在于，測試棒(3)采用3*3矩陣排列，相鄰兩個測試棒之間的距離為1.5mm。

5.根據權利要求1或3所述的一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置，其特征在于，若干測試棒(3)由包裹層(4)包裹在一起。

6.根據權利要求1所述的一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置，其特征在于，所述加熱爐內徑為1.0m，爐體高度為1.5m，爐體壁厚度為0.01m。

7.根據權利要求1所述的一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置，其特征在于，爐體(1)頂部設置有弧形的爐蓋(5)，爐蓋(5)上開設有氬氣出口(7)；爐體(1)底部側壁上開設有氬氣進口(8)。

8.根據權利要求1所述的一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置，其特征在于，透窗(6)的數量為6個，6個透窗(6)沿爐體(1)側壁螺旋式上升排布，相鄰的兩個透窗(6)在豎直方向的距離為0.16m，6個透窗(6)沿爐體(1)側壁周向均勻分布，每個透窗(6)處均設置有用于安裝熱電偶(12)的熱電偶插孔(28)；熱電偶(12)輸出端還連接有可編程溫度控制系統。

9.根據權利要求1所述的一種高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置，其特征在于，所述爐體(1)底部設置有能夠旋轉的底蓋(30)；若干測試棒(3)的下方設置有用于盛裝測試棒(3)的掉渣的坩堝(10)；坩堝(10)設置在氧化鋯塊(11)上，氧化鋯塊(11)設置在氧化鋁塊(12)上；變壓器(20)通過導電板(18)與鎢錸加熱棒(13)兩端相連。

10.一種基于權利要求1-9中任意一項所述高溫熔融物擴展壅塞實驗裝置的實驗方法，其特征在于，0s時預熱階段開始，外部氬氣源向氬氣進口持續通入10g/s的氬氣，以便排出實驗裝置內部的空氣和水蒸氣；鎢錸加熱棒加熱功率維持在1kW，用于加熱并蒸發測試棒和加熱爐內材料中的水分并預熱測試棒；經過2000.0s持續的加熱，實驗裝置內的空氣和水蒸氣已經完全排出，整個裝置內充滿著化學性質穩定的保護氣體；2000s時，瞬態實驗階段開始，同時關閉氬氣進口和氬氣出口閥門；通過可編程溫度控制系統，使得加熱功率從1kW開始以0.01kW/s的速度上升至21kW后保持不變，直至瞬態實驗階段結束；此階段為測試棒熔化及熔融物遷徙的瞬態過程，通過高速攝像儀實時記錄；高速攝像儀拍攝的視頻數據通過多通道數據采集系統最終保存于電腦中；5000s后停止加熱，待鎢錸加熱棒完全冷卻，熔融物熔化遷徙過程完全結束后，拍攝熔化掉落的熔融物分布情況，實驗結束。