一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置，由依次连接的颗粒分散单元、加热单元、测量单元和颗粒收集单元组成，加热单元包括加热炉，加热炉内设有加热腔，测量单元包括中间的竖直管测量腔和十字型四通管，十字型四通管的各端口设有光学测量元件，竖直管测量腔下端与加热腔出口连接，加热单元和测量单元设有测温元件，测量时，颗粒分散单元形成含粉气流，含粉气流通过加热单元内的加热腔加热后进入竖直管测量腔进行检测，最后通过颗粒收集单元处理后排出。本发明专利技术通过将固体颗粒分散到气体中形成悬浮颗粒系，然后对其加热后进行测量，可方便测量颗粒系高温热辐射特性，是一种有效的、方便的颗粒系高温热辐射特性测量装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量装置，尤其是涉及一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置。
技术介绍
固体颗粒的热辐射特性在诸多领域有着重要的意义。在许多工程应用及自然现象中，固体颗粒系的辐射特性(吸收、透射、反射、散射、发射等)在能量传递过程中起重要作用。例如，燃煤锅炉内除了高温烟气参与辐射换热外，弥散在炉膛内的悬浮粒子(包括煤粉燃烧初期产生的焦炭或炭黑粒子以及燃尽后产生的飞灰)，对辐射换热有重要作用。其中焦炭颗粒的辐射占火焰总辐射的25％-30％，灰分占火焰总辐射的40％-50％。另外，在直吸式太阳能热化学反应器中，悬浮在反应腔中的颗粒既可以提高对太阳辐射能量的吸收，也作为反应物直接参与化学反应；颗粒的热辐射特性对于热化学反应器的设计、模拟、优化具有重要影响。此外，在固体火箭发动机的尾喷焰中存在大量固体颗粒，颗粒的光谱辐射特性对发动机的尾焰隐身等至关重要。为了精确模拟颗粒系的散射特性以及燃烧器和反应器内的辐射换热，必须知晓高温下颗粒的光谱复折射率。如果已知固体颗粒的复折射率，根据Mie理论和稀疏介质假设可以确定单个颗粒及粒子系的散射行为。但是，高温条件下材料的光学数据非常缺乏，一些材料即使在常温下的光学数据也很难找到。通过理论方法确定固体颗粒系的热辐射特性存在很大局限性，工程应用中通常需要采用实验测量方法获得固体颗粒系的热辐射特性。将固体颗粒和透射率高的颗粒混合制成压片或将固体颗粒均匀分散到液体中形成悬浊液，然后对压片或者悬浊液进行测量得到颗粒系的测量方法不适用于高温固体颗粒系热辐射特性的测量，而将固体颗粒分散到气体中形成悬浮颗粒系，然后对加热后的颗粒系进行测量，是一种可行的、精确的测量颗粒系高温热辐射特性的方法，但目前缺乏一种有效的、方便操作的固体颗粒系高温热辐射特性测量装置。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题而提供一种有效的、方便使用的固体颗粒系高温热辐射特性测量装置。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置，由依次连接的颗粒分散单元、加热单元、测量单元和颗粒收集单元组成，所述的加热单元包括加热炉，加热炉内设有加热腔，所述的测量单元包括中间的竖直管测量腔和连通在竖直管测量腔上的十字型四通管，所述的十字型四通管的各端口设有光学测量元件，竖直管测量腔下端与加热腔出口连接，所述的加热单元和测量单元设有测温元件，测量时，所述颗粒分散单元形成含粉气流，含粉气流通过加热单元内的加热腔加热后进入检测单元的竖直管测量腔进行检测，最后通过颗粒收集单元处理后排出。所述的光学测量元件包括可观察气流流动状况的内窥镜以及用于引入或导出入射光、透射光和散射光的玻璃片。所述的十字型四通管的支管上设有保护气歧管，该保护气歧管通入压缩气体。所述的加热腔为圆柱形，加热腔的进口和出口为圆锥形，加热腔与上部竖直管测量腔的横截面积比为5-10：1。所述的加热炉与加热腔之间设有加热元件，加热元件和加热炉之间设有绝热材料，所述的加热炉为立式对开式电炉。所述的测温元件为热电偶，所述的加热腔及竖直管测量腔上设置多个热电偶。所述的竖直管测量腔为中空方管，方管内部设有调节含粉气流厚度的金属薄板。测量单元的外表面用绝热材料包覆，为了维持通过气流的温度。所述的金属薄板左右对称布置，金属薄板之间的间隙通过设在方管内壁上的折叠板和方管外壁上的调节螺母进行调节。所述的颗粒分散单元包括依次连接的阀门、流量计、料仓和混合器，所述的料仓上设有电机，所述的电机带动料仓内的叶轮旋转，将进入料仓的压缩气体形成含粉气流，含粉气流经过混合器，与进入混合器的另一股压缩气体混合后送入加热腔。所述的颗粒收集单元包括并联设置的旋风分离器和过滤器，所述的旋风分离器和过滤器的入口端设有阀门。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、测量单元与加热腔分离，对测试腔与加热腔采用不同截面积以实现对含粉气流速度及压强的控制。加热腔横截面积较大，气流速度较慢，含粉气流可有效加热至高温；测试腔截面积较小，流速较快，局部压强较低，可削弱含粉气流对玻璃观察窗口的污染，方便观察含粉气流内部的流动情况；2、测量单元提供多个可与各种光学检测设备结合的端口，可实现固体颗粒系热辐射特性的测量。端口上配多个玻璃窗口，分别用于引入或导出入射光、透射光和散射光；其中一个端口用于引入高清、耐高温的内窥镜；3、测量单元的十字型四通管上带有保护气歧管，可通入保护气体，保护气体与携带粉体的气体种类一致，保护气体从4个歧管通入，将含粉气流和玻璃窗口以及内窥镜隔离，确保了固体颗粒不沾污玻璃窗口和内窥镜镜头，对清晰测量提供了又一保障；4、使用内窥镜可观测含粉流体在测试腔中的流动状态，有利于获得理想的含粉气流的截面形状，通过调节保护气的压强和流量，并同步观察内窥镜摄取的图像，使得含粉气流在垂直入射光线方向上的边界近似为平行平面。5、含粉气流的几何厚度可调，方便测量不同情况的流动情况。通过调节固定在方管内部对称布置的两片金属薄板的间距，可以控制含粉气流在垂直于入射光线方向的尺寸。6、颗粒收集单元设置旋风分离器和过滤器，保证了排出的气体不含粉尘，达到环保要求，利用过滤器还可计算含粉气流的颗粒浓度。本专利技术通过将固体颗粒分散到气体中形成悬浮颗粒系，然后对其加热后进行测量，可方便测量颗粒系高温热辐射特性，本专利技术为这种测量方法提供一种有效的、方便使用的固体颗粒系高温热辐射特性测量装置。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为测量单元的结构示意图；图3为保护气调节效果示意图；图4为含粉气流厚度调节示意图；图5为实施例1采用色散型光谱仪测量结构示意图；图6为实施例2采用干涉型光谱仪测量结构示意图；图中：1-颗粒分散单元；2-加热单元；3-测量单元；4-颗粒收集单元；5-阀门；11-流量计；12-料仓；13-电机；14-混合器；21-加热炉；22-加热腔；23-加热元件；24-测温元件；31-竖直管测量腔；32-十字型四通管；33-保护气歧管；41-旋风分离器；42-过滤器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置，如图1-4所示，由依次连接的颗粒分散单元1、加热单元2、测量单元3和颗粒收集单元4组成。颗粒分散单元1包括依次连接的阀门5、流量计11、料仓12和混合器14，料仓14上设有电机13，电机13带动料仓12内的叶轮旋转，将进入料仓12的压缩气体形成含粉气流，含粉气流经过混合器14，与进入混合器14的另一股压缩气体混合后送入加热单元2；加热单元2包括加热炉21，加热炉21内设有加热腔22，加热腔22为圆柱形，加热腔22的进口和出口为圆锥形，加热炉21与加热腔22之间设有加热元件23，加热元件23和加热炉21之间设有绝热材料，加热炉21为立式对开式电炉，加热腔22上中下分别设置三个测温元件24，测温元件24采用K型铠装热电偶；测量单元3包括中间的竖直管测量腔31和连通在竖直管测量腔31上的十字型四通管32，十字型四通管32的四个端口设有光学测量元件，竖直管测量腔31下端与加热腔22出口连接，竖直管测量腔31出口设有测温元件24；光学测量元件包括一个可观察气流流动状况的内窥镜和三个用于引入或导出入射光、透射光和散射光的玻璃片，使用内窥镜可以实时观测含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置，其特征在于，由依次连接的颗粒分散单元、加热单元、测量单元和颗粒收集单元组成，所述的加热单元包括加热炉，加热炉内设有加热腔，所述的测量单元包括中间的竖直管测量腔和连通在竖直管测量腔上的十字型四通管，所述的十字型四通管的各端口设有光学测量元件，竖直管测量腔下端与加热腔出口连接，所述的加热单元和测量单元设有测温元件，测量时，所述颗粒分散单元形成含粉气流，含粉气流通过加热单元内的加热腔加热后进入检测单元的竖直管测量腔进行检测，最后通过颗粒收集单元处理后排出。

【技术特征摘要】
1.一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置，其特征在于，由依次连接的颗粒分散单元、加热单元、测量单元和颗粒收集单元组成，所述的加热单元包括加热炉，加热炉内设有加热腔，所述的测量单元包括中间的竖直管测量腔和连通在竖直管测量腔上的十字型四通管，所述的十字型四通管的各端口设有光学测量元件，竖直管测量腔下端与加热腔出口连接，所述的加热单元和测量单元设有测温元件，测量时，所述颗粒分散单元形成含粉气流，含粉气流通过加热单元内的加热腔加热后进入检测单元的竖直管测量腔进行检测，最后通过颗粒收集单元处理后排出。2.根据权利要求1所述的一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置，其特征在于，所述的光学测量元件包括可观察气流流动状况的内窥镜以及用于引入或导出入射光、透射光和散射光的玻璃片。3.根据权利要求1所述的一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置，其特征在于，所述的十字型四通管的支管上设有保护气歧管，该保护气歧管通入压缩气体。4.根据权利要求1所述的一种固体颗粒系高温热辐射特性测量装置，其特征在于，所述的加热腔为圆柱形，加热腔的进口和出口为圆锥形，加热腔与上部竖直管测量腔的横截面积比为5-10：1。5.根据权利要求1所述的一种固体颗粒系高温热辐射特性测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱群志，李彦，李斌，段芮，姚博伟，贺会强，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31