CN101839875A - 一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法 - Google Patents

一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101839875A
CN101839875A CN 201010160363 CN201010160363A CN101839875A CN 101839875 A CN101839875 A CN 101839875A CN 201010160363 CN201010160363 CN 201010160363 CN 201010160363 A CN201010160363 A CN 201010160363A CN 101839875 A CN101839875 A CN 101839875A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hot line
rhodium
platinum
boron
platinum filament
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201010160363
Other languages
English (en)
Inventor
战洪仁
樊占国
李�杰
姜涛
刘素兰
薛向欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN 201010160363 priority Critical patent/CN101839875A/zh
Publication of CN101839875A publication Critical patent/CN101839875A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法，属于富硼渣在700℃～1600℃温度范围内的导热系数瞬态测量技术。该检测仪包括有：恒定电流源、电压记录仪、导热系数计算器和四端子铂铑热线测温探头；恒定电流源的正极连接四端子铂铑热线测温探头的第一输入端，恒定电流源的负极连接四端子铂铑热线测温探头的第一输出端，电压记录仪的第一输出端连接四端子铂铑热线测温探头的第二输入端，电压记录仪的输入端连接四端子铂铑热线测温探头的第二输出端；电压记录仪的第二输出端连接导热系数计算器的输入端。本发明操作方便，具有较好的可靠性和检测精度，可应用在硼提取生产线上进行在线检测，大幅度提高硼的提取率，从而缓解我国硼需求的紧张局面。

Description

一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法
技术领域
本发明涉及一种富硼渣在700℃～1600℃温度范围内的导热系数瞬态测量技术，特别涉及一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法。
背景技术
我国硼矿资源品位低、贫矿多、结构复杂、共生矿物多，用常规的方法分离困难。导热系数是表征富硼渣传热能力的物性参数，是研究富硼渣传热性能的基础数据，是控制富硼渣冷却速率，提高富硼渣提取率，改善质量、设计合理的工业生产设备的关键参数。
目前，关于富硼渣导热系数的测定方法尚无相关文献报道，更没有富硼渣导热系数的专用测量仪器，这对于研究和开发我国的硼矿资源极为不利，也造成硼矿资源的极大浪费。
发明内容
针对现有装置和测量方法的不足，本发明提供一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法，操作方便、可靠性好、检测精度高。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明富硼渣瞬态热导检测仪包括有：恒定电流源、电压记录仪、导热系数计算器和四端子铂铑热线测温探头；恒定电流源的正极连接四端子铂铑热线测温探头的第一输入端，恒定电流源的负极连接四端子铂铑热线测温探头的第一输出端，电压记录仪的第一输出端连接四端子铂铑热线测温探头的第二输入端，电压记录仪的输入端连接四端子铂铑热线测温探头的第二输出端；电压记录仪的第二输出端连接导热系数计算器的输入端；
所述的四端子铂铑热线测温探头由第一铂丝、第二铂丝、第三铂丝、第四铂丝和铑丝热线组成，第一铂丝的一端作为四端子铂铑热线测温探头的第一输入端，连接恒定电流源的正极，第二铂丝的一端作为四端子铂铑热线测温探头的第一输出端，连接恒定电流源的负极，第三铂丝作为四端子铂铑热线测温探头的第二输入端，连接电压记录仪的第一输出端，第四铂丝作为四端子铂铑热线测温探头的第二输出端，连接电压记录仪的第一输入端，第一铂丝的另一端和第三铂丝的另一端连接铑丝热线的一端，铑丝热线的另一端连接第二铂丝和第四铂丝的另一端；
所述的第一铂丝和第二铂丝直径取值范围为1.0mm～3.0mm，所述的第三铂丝和第四铂丝的直径取值范围为0.075mm～0.225mm；
所述的第一铂丝、第二铂丝、第三铂丝和第四铂丝外面套有刚玉套管；
所述的四端子铂铑热线测温探头中铑丝热线为10％Rh；该铑丝热线同时作为加热和测温元件使用。
本发明的富硼渣瞬态热导检测仪的测量方法按以下步骤进行：
步骤1：将待测的富硼矿渣放入制样机中磨细末，并压成试块，装入刚玉锅内；
步骤2：将盛有试样的刚玉锅放入MoSi2高温电炉，加热至液相线100℃以上并停留30min；
步骤3：当MoSi2高温电炉中的富硼渣加热至熔融态后，将本发明装置垂直放入熔融态的试样中央开始测量；
步骤4：开启恒定电流源，控制通过热线的电流给热线加热；
步骤5：通过电压记录仪记录热线两端电压随时间的变化曲线，计算出0℃时铑丝热线两端的电阻和铑丝热线加热升温时的升温电阻，并确定四端子铂铑热线测温探头中铑丝热线的电阻温度系数，铑丝热线长度和铑丝热线的加热时间；
步骤6：将步骤5中采集的测量参数送入导热系数算法计算器，计算出导热系数λ值，计算公式如下：
λ = I 3 α R 0 R T 4 πl / dΔv d ln τ
式中，λ为导热系数；α为铑丝热线的电阻温度系数；R0为0℃时铑丝热线两端间的电阻；RT为铑丝热线加热时的升温电阻；l为铑丝热线的长度；τ为铑丝热线加热时间(秒)。
本发明优点：本发明一种富硼渣瞬态热导检测仪测量仪及测量方法，原理简单，操作方便，具有较好的可靠性和检测精度。本发明可应用在硼提取生产线上进行在线检测，大幅度提高硼的提取率，从而缓解我国硼需求的紧张局面，另外，本发明还可以用来对高炉渣、保护渣等各种矿渣进行导热系数的测量，更大范围的推广和使用本发明。
附图说明
图1为本发明装置一种富硼渣瞬态热导检测仪结构原理图；
图2为渣系在1300℃时电压的变化与时间的关系示意图；
图中1、测试探头升降活塞 2、MoSi2高温电炉 3、刚玉坩埚 4、恒定电流源5、电压记录仪 6、导热系数计算器 7、MOSi2高温电炉门 8、刚玉套管 9、第一铂丝 10、第二铂丝 11、第三铂丝 12、第四铂丝 13、铑丝热线 14、熔态富硼渣试样。
具体实施方式：
结合附图1对本发明作进一步详细说明。
本发明装置包括有：恒定电流源4、电压记录仪5、导热系数计算器6、第一铂丝9、第二铂丝10、第三铂丝11、第四铂丝12和铑丝热线13；
恒定电流源4的正极连接第一铂丝9的一端，恒定电流源4的负极连接第二铂丝10的一端，电压记录仪5的第一输出端连接第三铂丝11的一端，电压记录仪5的输入端连接第四铂丝12的一端，第一铂丝9的另一端和第三铂丝11的另一端连接铑丝热线13的一端，铑丝热线13的另一端连接第二铂丝10和第四铂丝12的另一端，电压记录仪5的第二输出端连接导热系数计算器6的输入端；
本实施例中，所述的第一铂丝9和第二铂丝10的直径取值为2.0mm；所述的第三铂丝11和第四铂丝12的直径取值为0.15mm；
所述的第一铂丝9、第二铂丝10、第三铂丝11、第四铂丝12外面均套有刚玉套管8；
所述的恒定电流源4，用于调整输出电流的大小，在调控状态下给铑丝热线加热，使测试件中形成以铑丝热线为轴心的长圆柱体瞬态温度场；
所述的电压记录仪5，精确记录加热变化电流与电压变化关系，电压变化与时间的关系，和铑丝热线两端的阻值变化，并转换成数字信号输出给热导系数计算器6；其中，本实施例中采用电压记录仪5的型号为VR-71双通道电压记录仪；
本实施例中，将本发明装置一种富硼渣瞬态热导检测仪安装在测试探头升降活塞1上，通过活塞上下运动控制本发明装置的升降，如图1所示。
本发明一种富硼渣瞬态热导检测仪测量方法，步骤如下：
步骤1：将待测的富硼矿渣放入制样机中磨细末，并压成试块，装入内径35mm，高为100mm的刚玉锅3内；
步骤2：将盛有试样的刚玉锅3放入MoSi2高温电炉2中，加热至液相线100℃以上并停留30min；
步骤3：当MoSi2高温电炉2中的富硼渣加热至熔融态后，将本发明装置垂直放入熔融态富硼渣试样12中央开始测量；
步骤4：开启恒定电流源4，控制通过铑丝热线的电流给铑丝热线13加热；
步骤5：通过电压记录仪5记录铑丝热线13两端电压随时间的变化曲线，如图2所示，计算出0℃时铑丝热线两端的电阻和铑丝热线加热升温时的升温电阻，并确定四端子铂铑热线测温探头中铑丝热线的电阻温度系数，铑丝热线长度和铑丝热线的加热时间；
步骤6：将步骤5中采集的测量参数送入导热系数算法计算器，计算出导热系数λ值，计算公式如下：
λ = I 3 α R 0 R T 4 πl / dΔv d ln τ
式中，λ为导热系数；α为铑丝热线的电阻温度系数；R0为0℃时铑丝热线两端间的电阻；RT为铑丝热线加热时的升温电阻；l为铑丝热线的长度；τ为铑丝热线加热时间(秒)；
以上的测温过程从1600℃开始，每降温100℃测量一次，直至700℃，同时为了保证试样温度的均匀，减少测试采集数据的误差，每次采集数据时在同一温度点保温20min。
开启恒定电流源4，通电在0.3s前电流主要用于铑丝热线的自身加热，应当在0.3～0.6s之间采集数据，用于计算导热系数，如图2所示；
图2表示在1300℃时，铑丝热线两端电压和时间关系，由图2可以看出，通电后0.3～0.6s间压差和lnτ呈直线关系，在0.3s前及在0.6s后电压和时间呈非线性关系。
偏离线性的原因主要与上述两方面有关，在0.3s前电流主要用于加热丝的自身加热，而在0.6s后测量结果远离直线，是由于产生对流的原因。因此，可以利用0.3～0.6s之间直线部分计算导热系数，即可避免由上述两种原因引起的误差。
最终确定在1000℃时，λ为1.576W/m.k。

Claims (6)

1.一种富硼渣瞬态热导检测仪，其特征在于：该检测仪包括有：恒定电流源、电压记录仪、导热系数计算器和四端子铂铑热线测温探头；恒定电流源的正极连接四端子铂铑热线测温探头的第一输入端，恒定电流源的负极连接四端子铂铑热线测温探头的第一输出端，电压记录仪的第一输出端连接四端子铂铑热线测温探头的第二输入端，电压记录仪的输入端连接四端子铂铑热线测温探头的第二输出端；电压记录仪的第二输出端连接导热系数计算器的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种富硼渣瞬态热导检测仪，其特征在于：所述的四端子铂铑热线测温探头由第一铂丝、第二铂丝、第三铂丝、第四铂丝和铑丝热线组成，第一铂丝的一端作为四端子铂铑热线测温探头的第一输入端，连接恒定电流源的正极，第二铂丝的一端作为四端子铂铑热线测温探头的第一输出端，连接恒定电流源的负极，第三铂丝作为四端子铂铑热线测温探头的第二输入端，连接电压记录仪的第一输出端，第四铂丝作为四端子铂铑热线测温探头的第二输出端，连接电压记录仪的第一输入端，第一铂丝的另一端和第三铂丝的另一端连接铑丝热线的一端，铑丝热线的另一端连接第二铂丝和第四铂丝的另一端。
3.根据权利要求2所述的一种富硼渣瞬态热导检测仪，其特征在于：第一铂丝和第二铂丝直径取值范围为1.0mm～3.0mm，所述的第三铂丝和第四铂丝的直径取值范围为0.075mm～0.225mm。
4.根据权利要求2所述的一种富硼渣瞬态热导检测仪，其特征在于：所述的第一铂丝、第二铂丝、第三铂丝和第四铂丝外面套有刚玉套管。
5.根据权利要求2所述的一种富硼渣瞬态热导检测仪，其特征在于：所述的铑丝热线为10％Rh，同时作为加热和测温元件。
6.一种富硼渣瞬态热导测量方法，采用权利要求1所述的富硼渣瞬态热导检测仪，其特征在于：该测量方法用于检测富硼渣在700℃～1600℃温度范围内的导热系数，包括如下步骤：
步骤1：将待测的富硼渣放入制样机中磨细末，并压成试块，装入刚玉锅内；
步骤2：将盛有试样的刚玉锅放入MoSi2高温电炉，加热至液相线并停留30min；
步骤3：当MoSi2高温电炉中的富硼渣加热至熔融态后，将本发明装置垂直放入熔融态的试样中央开始测量；
步骤4：开启恒定电流源，控制通过热线的电流给热线加热；
步骤5：通过电压记录仪记录热线两端电压随时间的变化曲线，计算出0℃时铑丝热线两端的电阻和铑丝热线加热升温时的升温电阻，并确定四端子铂铑热线测温探头中铑丝热线的电阻温度系数，测定铑丝热线长度和铑丝热线的加热时间；
步骤6：将步骤5中采集的测量参数送入导热系数算法计算器，计算出导热系数λ值，计算公式如下：
λ = I 3 α R 0 R T 4 πl / dΔv d ln τ
式中，λ为导热系数；α为铑丝热线的电阻温度系数；R0为0℃时铑丝热线两端间的电阻；RT为铑丝热线加热时的升温电阻；l为铑丝热线的长度；τ为铑丝热线加热时间。
CN 201010160363 2010-04-30 2010-04-30 一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法 Pending CN101839875A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010160363 CN101839875A (zh) 2010-04-30 2010-04-30 一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010160363 CN101839875A (zh) 2010-04-30 2010-04-30 一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101839875A true CN101839875A (zh) 2010-09-22

Family

ID=42743381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010160363 Pending CN101839875A (zh) 2010-04-30 2010-04-30 一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101839875A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103267773A (zh) * 2013-04-27 2013-08-28 中国科学技术大学 一种双环热保护瞬态辐射热流计及测量方法
CN104614399A (zh) * 2015-02-17 2015-05-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种液体热物性瞬态热线法测温探头

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101320007A (zh) * 2008-07-07 2008-12-10 上海理工大学 探针法材料导热系数测量装置
CN201247211Y (zh) * 2008-07-02 2009-05-27 河海大学 测定早期混凝土导热系数、导温系数的测试装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201247211Y (zh) * 2008-07-02 2009-05-27 河海大学 测定早期混凝土导热系数、导温系数的测试装置
CN101320007A (zh) * 2008-07-07 2008-12-10 上海理工大学 探针法材料导热系数测量装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《沈阳化工学院学报》 20091231 战洪仁 等 三元系冶金渣导热系数的研究 355-358 1-6 第23卷, 第4期 2 *
《矿冶》 20080630 战洪仁 等 富硼渣冷却过程温度场数值模拟 34-38 1-6 第17卷, 第2期 2 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103267773A (zh) * 2013-04-27 2013-08-28 中国科学技术大学 一种双环热保护瞬态辐射热流计及测量方法
CN103267773B (zh) * 2013-04-27 2015-06-17 中国科学技术大学 一种双环热保护瞬态辐射热流计及测量方法
CN104614399A (zh) * 2015-02-17 2015-05-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种液体热物性瞬态热线法测温探头
CN104614399B (zh) * 2015-02-17 2017-10-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种液体热物性瞬态热线法测温探头

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103983658B (zh) 一种纤维中温纵向线膨胀系数测试装置
CN102778627B (zh) 电缆载流量确定方法和电缆载流量确定装置
CN203705381U (zh) 一种测量土壤容重的探头
CN108152325A (zh) 一种基于防护热板法校准热流计法导热仪的方法
CN103868947A (zh) 0～60℃岩石线性热膨胀系数的测量方法及测量装置
CN206114779U (zh) 一种高温熔融玻璃电导率测试装置
CN203299283U (zh) 一种测定高温熔盐电导率的装置
CN101839875A (zh) 一种富硼渣瞬态热导检测仪及测量方法
CN106770518A (zh) 一种用于铝及铝合金熔体中的定氢装置及方法
CN202403836U (zh) 多晶硅-金属热电偶塞贝克系数的在线测试结构
CN203534993U (zh) 一体化热导池式氢分析仪
CN105425047A (zh) 一种测量二氧化锡电极的高温电阻率的方法
CN112730507B (zh) 一种液体比热容测量系统及测量方法
CN105372288A (zh) 一种热流率测量仪和测量方法
CN205080082U (zh) 一种测量高温气液两相流参数的耐高温电导探针
CN103852182B (zh) 一种高温熔融物料温度的自校正方法
CN212931553U (zh) 真空管式温差液位计
CN206638615U (zh) 一种高温液体导热系数测量装置
CN103487174A (zh) 气体热量计的电能校准装置
CN201425577Y (zh) 一种测定耐酸砖及花岗岩石板中耐酸度的装置
CN203642972U (zh) 一种气体流量计
CN208672176U (zh) 一种伸缩式温度传感器
CN202501930U (zh) 一种变压器用绕组式温度计
CN106353360A (zh) 一种低温下不规则形状材料热膨胀系数测试装置
CN207396272U (zh) 一种固液两相混合物沉降速率测试仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20100922