本实用新型专利技术涉及一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置，包括称量系统、加热系统、反应器系统，称量系统由电子天平，吊杆，吊篮组成。加热系统由加热炉体，升降装置，热电偶和温度控制器组成。反应器系统分为环形冷却取样管，气流喷吹三层反应器，它们通过磨砂口连接。电子天平放在装置台架的顶部，吊篮由吊杆悬吊在反应器中，加热炉体安装在装置台架的升降丝杠上，环形冷却取样管由固定框固定在装置架的中上部位置，气流喷吹三层反应器置于加热炉体中心部位。本实用新型专利技术可以在预设的环境条件下尤其指不同风速条件下，同步记录电子天平的重量数据和气体流量计的流量，制图获得试样的蒸发速率。
【技术实现步骤摘要】
一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置
本技术涉及锌液蒸发速率测量领域，特别是涉及一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置。
技术介绍
热镀锌产线中，带钢200从退火炉到锌锅中镀锌的过程中要经过一个区域，该区域称之为炉鼻子100，如图5所示。炉鼻子100底部沉浸在锌锅300内的锌液400中，炉鼻子区域的锌液面不断的挥发锌蒸气，锌蒸气在炉内较冷的区域凝结，随着时间延长而逐渐增大，增多，变为锌灰。由于震动，气流不稳定等因素，锌灰在自重力作用下掉落在带钢表200面，产生“锌灰”缺陷，从而影响了带钢的质量，一般连续生产一个月的带钢生产线上，炉鼻子内和锌液面上沉积的锌灰量达几十千克，炉鼻子内壁凝结太多锌灰就会被迫停机清灰。目前常用的锌灰处理方式是向炉鼻子内部喷射保护气氮气，以此抑制锌液面的蒸发，除了要控制氮气的露点外，还要严格控制氮气的喷吹流速，一方面是为了准确控制锌蒸气的蒸发扩散，另一方面也是出于节能的目的，采用最少的喷吹流速达到最优的控制效果。因此要研究锌液表面的蒸发速率和喷吹气体流速之间的关系，但在实际生产中为避免影响生产，难以在生产线上进行试验，目前也缺乏研究气体流速对锌液蒸发的影响的仪器。现有的一些蒸发试验装置是基于锌液暴露在空气中，无法排除外界因素诸如温度差、湿度差、氧化反应等一系列的干扰。故提出一套可以用于测量不同气体流速下锌液蒸发速率的装置，该装置可通过调节气体流量控制蒸发皿表面的气体流速，且试样不局限于某一种固定的材料或形态，适用范围广、试验条件可控、结果的针对性和准确性有了很大的提高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置，可以在所需温度、所需风速条件下，测量获得试样单位时间的蒸发速率。试样的形态不限，液态或固态均可。本技术解决问题所采用的技术方案是：提供一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置，包括电子天平、环形冷却取样管、气流喷吹三层反应器、吊篮、加热炉体、装置台架、温度控制器，所述电子天平置于装置台架的顶部平台，该平台下布置有竖直的升降丝杠，所述加热炉体安装在升降丝杠，且具有开口向上的加热腔，气流喷吹三层反应器置于加热腔内，气流喷吹三层反应器与加热腔之间垫有石棉布，气流喷吹三层反应器与所述平台之间设置有被固定的环形冷却取样管，所述电子天平内的重量传感器连接沿竖直向下依次穿过平台和环形冷却取样管上下端的吊杆，该吊杆另一端向气流喷吹三层反应器延伸，并悬挂用于乘放试样的吊篮，该吊杆相对平台滑动；所述环形冷却取样管外部设置水冷套管和连通取样管内外的气体采集管，用于冷却经过环形冷却取样管的试样蒸汽，所述气流喷吹三层反应器为上端开口的筒状结构，筒壁内由外向内依次设有互相隔开的第一环形腔、第二环形腔，第一环形腔和第二环形腔在靠近筒壁下端面处连通，第一环形腔连通反应气体输入管道，该气体输入管道设有气阀和气体流量计，第二环形腔通过通孔连通至气流喷吹三层反应器的内腔，所述环形冷却取样管外周与气流喷吹三层反应器内周间隙配合，气流喷吹三层反应器可随加热炉体上升套在环形冷却取样管下端，所述的温度控制器通过电缆线与加热炉体电连接。作为对本技术所述的技术方案的一种补充，所述气体输入管道另一端连通气体储气瓶。优选地，所述加热炉体包括升降装置和两个加热部，每个加热部各具有一个半剖柱状腔，半剖柱状腔圆周面分布有电阻丝线圈，两个半剖柱状腔围合成容置气流喷吹三层反应器的加热腔，两处电阻丝线圈均与温度控制器电连接，升降装置与任一一个加热部连接，两个加热部一侧互相铰接，另一侧设有互相配合的锁扣，该锁扣用于锁紧两个加热部。优选地，所述环形冷却取样管下端外周与气流喷吹三层反应器上端内周各设有互相配合的磨砂口面。优选地，所述加热炉体的加热腔中设有与温度控制器电连接的热敏电阻。温度控制器内设有温度控制电路，温度控制电路包括可控硅、双向触发二极管、电容、电位器、热敏电阻，温度控制电路为电热毯中的常见电路，如专利CN87213220的一种常见形式，当电阻丝线圈温度超过恒定值时，热敏电阻值减少，充电时间变长，双向可控硅控制角变大，通过双向可控硅加在电阻丝线圈上的平均电压降低，电阻丝线圈加热量减小。同理，当电阻丝线圈温度低于恒定值时，电阻丝线圈加热量增大，实现恒温的目的。本技术进行蒸发速率测量，包括以下步骤，所述温度控制器设定加热炉体的加热温度，所述气体流量计设定经气体输入管道进入气流喷吹三层反应器的保护气体流量，在设定的采集时间段内，同步记录电子天平重量传感器输出的吊兰内试样失重数据，按照以下公式换算获得：试样的蒸发速率u，其中A为吊篮面积，dw为试样重量的失重量，t为时间；通风速率v，其中mv为单位时间内通入的保护气体的体积流量，可通过气体流量计读取，r为气流喷吹三层反应器底部内壁的通孔半径，可事先测量。本技术的有益效果是，本技术涉及一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置，具有以下优点：(1)本技术可以测量计算获得锌液试样的蒸发速率，即可以即时获取试样随温度、时间，风速等多种因素耦合作用下的蒸发量；(2)本技术的试样可以为液体、固体，不局限于某一种固定的材料或试样，用途更加广泛；(3)本技术的蒸发环境可以预定，既可以维持恒定状态，也可以随时间变化；(4)环形冷却取样管的固定框可以左右调节位置，以适应上下两部分石英反应器的无缝嵌套；(5)保护气体经由气流喷吹三层反应器的内层开孔进入，可以在预热反应气体的基础上通过调节气体流量控制掠过吊篮表面的风速，防止低温气体影响试样的蒸发氛围；(6)本技术保护了电子天平的称量环境，钟罩保证了称量结果的准确性，消除了外界因素的影响；附图说明图1为蒸发装置正视示意图；图2为蒸发装置侧视及打开加热炉体状态下的示意图；图3为可控制风速的气流喷吹三层反应器示意图；图4为气体流量控制示意图；图5为热镀锌产线示意图；图6为使用本技术的装置在不同的氮气流速下得出的锌蒸发速率示意图。具体实施方式下面结合具体实施例及附图，进一步阐述本技术。应当理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲述的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图1～3所示，一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置，包括电子天平1、钟罩29、环形冷却取样管15、气流喷吹三层反应器7、吊篮4、加热炉体9、装置台架20、温度控制器16；电子天平1放在装置台架20的顶部位置，环形冷却取样管15由固定框2固定在装置台架20的中上部位置，气流喷吹三层反应器7嵌装在加热炉体9的内部，吊篮4由吊杆17悬吊在石英反应器7的中心线上，加热炉体9安装在装置台架20的升降丝杠21上，温度控制器16通过电缆线与加热炉体9电连接。装置台架20由钢板做成，装置台架20的底部为底座31，装置台架20的顶部为一平台3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置，包括电子天平(1)、环形冷却取样管(15)、气流喷吹三层反应器(7)、吊篮(4)、加热炉体(9)、装置台架(20)、温度控制器(16)，其特征在于，所述电子天平(1)置于装置台架(20)的顶部平台(32)，该平台下布置有竖直的升降丝杠(21)，所述加热炉体(9)安装在升降丝杠(21)，且具有开口向上的加热腔，气流喷吹三层反应器(7)置于加热腔内，气流喷吹三层反应器(7)与加热腔之间垫有石棉布，气流喷吹三层反应器(7)与所述平台(32)之间设置有被固定的环形冷却取样管(15)，所述电子天平(1)内的重量传感器连接沿竖直向下依次穿过平台(32)和环形冷却取样管(15)上下端的吊杆(17)，该吊杆(17)另一端向气流喷吹三层反应器(7)延伸，并悬挂用于乘放试样的吊篮(4)，该吊杆(17)相对平台(32)滑动；/n所述环形冷却取样管(15)外部设置水冷套管和连通取样管内外的气体采集管(12)，用于冷却经过环形冷却取样管(15)的试样蒸汽，所述气流喷吹三层反应器(7)为上端开口的筒状结构，筒壁内由外向内依次设有互相隔开的第一环形腔(19)、第二环形腔(30)，第一环形腔(19)和第二环形腔(30)在靠近筒壁下端面处连通，第一环形腔(19)连通反应气体输入管道(5)，该气体输入管道(5)设有气阀(27)和气体流量计(26)，第二环形腔(30)通过通孔(8)连通至气流喷吹三层反应器(7)的内腔，所述环形冷却取样管(15)外周与气流喷吹三层反应器(7)内周间隙配合，气流喷吹三层反应器(7)可随加热炉体(9)上升套在环形冷却取样管(15)下端，所述的温度控制器(16)通过电缆线与加热炉体(9)电连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置，包括电子天平(1)、环形冷却取样管(15)、气流喷吹三层反应器(7)、吊篮(4)、加热炉体(9)、装置台架(20)、温度控制器(16)，其特征在于，所述电子天平(1)置于装置台架(20)的顶部平台(32)，该平台下布置有竖直的升降丝杠(21)，所述加热炉体(9)安装在升降丝杠(21)，且具有开口向上的加热腔，气流喷吹三层反应器(7)置于加热腔内，气流喷吹三层反应器(7)与加热腔之间垫有石棉布，气流喷吹三层反应器(7)与所述平台(32)之间设置有被固定的环形冷却取样管(15)，所述电子天平(1)内的重量传感器连接沿竖直向下依次穿过平台(32)和环形冷却取样管(15)上下端的吊杆(17)，该吊杆(17)另一端向气流喷吹三层反应器(7)延伸，并悬挂用于乘放试样的吊篮(4)，该吊杆(17)相对平台(32)滑动；
所述环形冷却取样管(15)外部设置水冷套管和连通取样管内外的气体采集管(12)，用于冷却经过环形冷却取样管(15)的试样蒸汽，所述气流喷吹三层反应器(7)为上端开口的筒状结构，筒壁内由外向内依次设有互相隔开的第一环形腔(19)、第二环形腔(30)，第一环形腔(19)和第二环形腔(30)在靠近筒壁下端面处连通，第一环形腔(19)连通反应气体输入管道(5)，该气体输入管道(5)设有气阀(27)和气体流量计(26)，第二环形腔(30)通过通孔(8)连通至气流喷吹三层反应器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王淑婷，幸福堂，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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