一种对开式辐射加热炉及炉体制造技术

一种对开式辐射加热炉及炉体，属于实验室加热设备领域。本发明专利技术为了解决现有实验室加热设备存在快速升降温性能差、性价比低的问题。所述炉体由两个分瓣构成，每个分瓣上具有凹陷的型腔，且每个分瓣的壁体上具有用于循环冷却液流经的通道，两个分瓣对合在一起时，两个型腔构成圆柱形炉膛，圆柱形炉膛的壁面为光洁面。热炉包括加热元件、炉体和温控器，加热元件为辐射加热管；炉体包含壁面为光洁面的圆柱形炉膛；辐射加热管靠近被加热物体的表面布设；被加热物体表面涂覆高发射率涂料以强化其辐射吸热；炉体设置气体吹扫通道以实现炉膛的快速冷却降温；循环冷却液流经全部炉壁确保全部镜壁的冷却。本发明专利技术可用于加热管式反应器。炉体紧凑，性价比高。

【技术实现步骤摘要】
一种对开式辐射加热炉及炉体
本专利技术涉及一种对开式辐射加热炉及炉体，属于实验室加热设备领域，特别是管式反应器的加热设备领域。
技术介绍
实验室常规加热炉一般采用耐火材料或者低导热材料作为保温层；热容量大、导热系数低导致热惯性大，加热和降温速率低(通常慢于30℃/min)，加热炉维护和电热元件更换不便。公开号分别为CN86207267、CN101685052A、CN201222023、CN104011491A的专利申请公开了一类采用椭圆型柱面或者抛物柱面定向反射辐射光实现物体加热升温的电加热炉，这些专利技术将光线定向并集中发射至被加热物，可实现被加热物的快速升温，通常用于材料领域小尺寸样品的热处理，其用于加热管式反应器时的不足之处在于：1.椭圆型柱面、抛物柱面和加热管的安装位置的加工精度要求高，加工成型的难度大、费用高；2.致使被加热物升温的红外热线绝大部分来自于反射面，加热性能高度依赖反射面的表面质量，故反射面通常要求高质量的抛光加工和高性能的反射镀层，加工成本高，要求精心维护，使用不便且维修困难。3.无实现被加热物快速降温的技术措施，不利于管式反应器的快速降温；4.炉膛端部的壁面散热条件差，接出电缆和密封元件没有可靠屏蔽高温，不能长期(例如连续2小时)加热物体，使物体处于稳定的高温状态(例如1000℃)；5.微型化、集成化、结构友好和操控便捷等使用性能不够好。现有实验室加热设备不能满足快速升降温、性价比高、适于大规模推广的要求，因此研究和开发一种加工容易、升降温性能优异、结构紧凑、使用便捷友好、性价比高、做工精致的电加热炉对于提高实验技术水平，特别是提高使用管式反应器分析高温气固反应的测试技术水平，具有重要价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可适用于空气气氛下加热管状物的对开式微型辐射加热炉及炉体，以解决现有实验室加热设备存在快速升降温性能差、性价比低的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：本专利技术提供一种对开式辐射加热炉的炉体，所述炉体由两个分瓣构成，每个分瓣上具有凹陷的型腔，且每个分瓣的壁体上具有用于循环冷却液流经的通道，两个分瓣对合在一起时，两个型腔构成圆柱形炉膛，圆柱形炉膛的壁面为光洁面。所述壁面可为表面粗糙度小于0.4μm(或法向发射率低于0.12)的金属抛光面。更精密地，壁面可采用表面粗糙度小于0.05μm(或法向发射率低于0.05)的金属抛光面。所述壁面也可镀上金膜、铬膜、镍膜、铝膜中的一种或多种，或者喷涂红外反射涂层。所述通道分布在分瓣的侧壁及其两个端部。即所述循环冷却液可设计为流经分瓣的侧壁及其两个端部；两个端部设置安装辐射加热管的通孔，辐射加热管的头部和分瓣的端部通过O型密封圈固定和密封，所述通孔壁面受循环冷却液冷却。所述炉体可设置用气体吹扫炉膛的进气流通道。可选地，炉体设置用气体吹扫炉膛的气流出口通道。本专利技术还提供一种对开式辐射加热炉，所述加热炉包括辐射加热管、温控器以及如前技术方案所描述的炉体；圆柱形炉膛放置被加热物和靠近布设在被加热物周围的辐射加热管，热电偶用于测量被加热物的温度；温控器接收热电偶测得温度信号后对辐射加热管的电加热功率进行反馈控制；辐射加热管发射的一部分光直接照射被加热物的表面，另一部分光通过圆柱形炉膛的壁面反射后照射被加热物的表面，其余光被圆柱形炉膛的壁面和辐射加热管吸收。对所述的对开式辐射加热炉进一步限定，所述被加热物周围可布置2～8根辐射加热管。对所述的对开式辐射加热炉进一步限定，所述辐射加热管可为碘钨灯，其中钨丝螺旋体外径≤3mm，碘钨灯的石英管外径为10～14mm。被加热物表面涂覆高发射率涂料层。所述被加热物表面可涂覆高发射率涂料层，高发射率涂料可以为纳米碳化硅涂料。对所述的对开式辐射加热炉进一步限定，所述加热炉还包括外壳、直线轴承和滑动轴和连接件，所述外壳包括固定侧和活动侧，一个分瓣安装在固定侧内，另一个分瓣安装在活动侧内，固定侧和活动侧通过直线轴承、滑动轴和连接件连接，在加热时，固定侧和活动侧闭合。本专利技术所述对开式辐射加热炉可以作成微、小型辐射加热炉，即所述圆柱形炉膛直径为50～120mm、高度为100～400mm。本专利技术的原理为：采用光洁甚至抛光的圆柱形炉膛(圆筒形镜壁)，使其可由车削、铣削、研磨等廉价方式组合加工获得。辐射加热管靠近被加热物布置，辐射加热管中通电的高温钨丝(最高工作温度可达3000℃)发射出红外热线，一部分热线直接照射被加热物；不能直接照射被加热物的红外热线则发射到炉膛的镜壁，镜壁反射红外热线，反射出的一部分热线可照射到被加热物，经多次反射也不能射到被加热物的热线被被保温装置和辐射加热管吸收。所有照射到被加热物的热线对被加热物起加热升温的作用。因此辐射加热管靠近被加热物布置可以以提高辐射加热管对被加热物的角系数，以及提高光线反射后照射到被加热物表面的比例，从而增强了被加热物吸收辐射加热管辐射热的强度。发射率低的光洁面降低了辐射散热量，从而阻止了被加热物的热量散失，起到保温作用。采用循环冷却液(水或油)冷却炉膛壁面防止其不断升温。炉体采用金属材质和圆筒形镜壁便于加工成型并提高洁净度。炉体采用对开式并用直线轴承、滑动轴和紧固件连接，方便反应器的安装，拓宽应用范围并大大提高操作使用的效率。辐射加热管头部安装在水冷却的通孔中，防止接出电缆和密封元件超温发生危险。采用常温冷态气体吹扫炉膛提高冷却速度。被加热物表面涂覆纳米碳化硅涂料等高发射率涂料，使被加热物表面的发射率远高于炉膛中的其它表面发射率，以提高加热效率。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用的圆筒形镜壁相比于椭圆型柱面或抛物柱面，加工难度小、成本低。本专利技术弥补现有实验室加热设备在快速升降温性能和性价比方面的不足。辐射加热管靠近被加热物布置可以增强被加热物吸收辐射加热管辐射热的强度。本专利技术的传热设计注重辐射加热管直接被加热物的加热作用，从而避免了对光路的高位置精度和镜壁的高表面质量的依赖。被加热物表面涂覆高发射率涂料提高了加热效率。辐射加热管头部安装在水冷却的通孔中，提高了使用的可靠性，使电加热炉可以长时间保持在高温。采用常温冷态气体吹扫炉膛提高冷却速度。炉体采用对开式并用直线轴承、滑动轴和紧固件连接，方便管式反应器的安装，拓宽了电加热炉的应用范围且结构友好、操控便捷。本专利技术对于含电加热炉的仪器和实验装置实现微型化、整洁化、美观化和高端化，具有较高的应用价值和广阔的应用前景。本专利技术公开的对开式微型辐射加热炉的炉体包含壁面为光洁面的圆柱形炉膛；辐射加热管靠近被加热物体的表面布设；被加热物体表面涂覆高发射率涂料以强化其辐射吸热；炉体设置气体吹扫通道以实现炉膛的快速冷却降温；循环冷却液流经全部炉壁确保全部镜壁的冷却。最高可加热温度高于1200℃。本专利技术可用于加热管式反应器，相比于现有技术的突出优势：热容量低，可实现管式反应器300℃每分钟以上的快速升温、700℃每分钟以上的快速降温和±1℃的准确稳温；易于加工、使用和维护。炉体紧凑，性价比高。附图说明图1示意的是本专利技术的传热原理，即有效红外热线的光路；图2是炉体结构示意图；图3是采用2根辐射加热管的布置示意图；图4是采用4根辐射加热管的布置示意图；图5是采用6根辐射加热管的布置示意图；图6采用8根辐射加热管的布置示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对开式辐射加热炉的炉体，其特征在于：所述炉体(13)由两个分瓣(13‑1)构成，每个分瓣(13‑1)上具有凹陷的型腔(13‑2)，且每个分瓣的壁体上具有用于循环冷却液流经的通道(13‑3)，两个分瓣(13‑1)对合在一起时，两个型腔(13‑2)构成圆柱形炉膛，圆柱形炉膛的壁面(7)为光洁面。

【技术特征摘要】
1.一种对开式辐射加热炉，其特征在于：所述加热炉包括辐射加热管(1)、温控器(9)以及对开式辐射加热炉的炉体(13)；圆柱形炉膛放置被加热物(4)和靠近布设在被加热物(4)周围的辐射加热管(1)，所述炉体(13)由两个分瓣(13-1)构成，每个分瓣(13-1)上具有凹陷的型腔(13-2)，且每个分瓣的壁体上具有用于循环冷却液流经的通道(13-3)，两个分瓣(13-1)对合在一起时，两个型腔(13-2)构成圆柱形炉膛，圆柱形炉膛的壁面(7)为光洁面；所述光洁面为表面粗糙度小于0.4μm的金属抛光面；所述炉体(13)设置用气体吹扫炉膛的进气流通道(8)；所述炉体(13)还设置用气体吹扫炉膛的气流出口通道(11)；热电偶(10)用于测量被加热物(4)的温度；温控器(9)接收热电偶(10)测得温度信号后对辐射加热管(1)的电加热功率进行反馈控制；辐射加热管(1)发射的一部分光直接照射被加热物(4)的表面，另一部分光通过圆柱形炉膛的壁面(7)反射后照射被加热物(4)的表面，其余光被圆柱形炉膛的壁面(7)和辐射加热管(1)吸收；所述被加热物(4)周围布置2～8根辐射加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙绍增，郭洋洲，赵义军，孟顺，刘鹏，唐文博，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23