CN102928332A - 一种高温液体介质动态腐蚀装置 - Google Patents

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Abstract

一种高温液体介质动态腐蚀装置，涉及一种实验设备，包括主容器、旋转电机、磁力搅拌系统及样品架，其特征在于：所述的主容器通过法兰密封连接有装置上盖，主容器内设有坩埚，坩埚内放入液体介质，所述主容器外部设有隔热层，所述隔热层与主容器之间装有电阻丝；所述磁力搅拌系统包括磁铁及磁力旋转主杆，所述的装置上盖外部绕有水冷管，所述主容器的一侧通过管道分别接有熔化箱及储藏箱。本发明通过旋转电机的转速可以获得不同的流体速度，进行不同流速下材料的腐蚀实验，且能较精确控制流速和温度，同时本发明进行了真空以及气氛保护设计，适用于真空环境要求或对具有一定毒性的液体介质进行气氛保护的要求，适合于高温油，熔盐，液态金属等高温液体介质的动态腐蚀实验。

Description

一种高温液体介质动态腐蚀装置
技术领域
本发明涉及一种实验设备，具体涉及一种高温液体介质动态腐蚀装置。
背景技术
在进行高温液体介质的储存和运输时，需要对储存罐以及传输管道进行材料选择。一般高温液体介质的腐蚀实验以静态为主，而传输管道的材料选择则需要考虑流体与材料的相对运动，以及相对运动对于腐蚀的协同效应。因而，进行动态腐蚀实验对于材料的正确选择具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够实现在真空密封条件下的流体速度和温度调节，并实现高温液体介质的导入和导出的高温液体介质动态腐蚀装置。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现，
一种高温液体介质动态腐蚀装置，包括主容器、旋转电机、磁力搅拌系统及样品架，其特征在于：所述的主容器通过法兰密封连接有装置上盖，主容器内设有坩埚，所述坩埚通过坩埚卡具固定在主容器底部上，以防止坩埚随意晃动，所述坩埚上设有一小孔，小孔内插入热电偶，坩埚内放入液体介质，所述主容器外部设有隔热层，所述隔热层与主容器之间装有电阻丝；
所述磁力搅拌系统包括磁铁及磁力旋转主杆，所述磁力旋转主杆穿过装置上盖，伸入到坩埚内，且磁力旋转主杆不与装置上盖及坩埚直接接触，所述的磁力旋转主杆上端安装磁铁且与旋转电机联接，所述磁力旋转主杆下部通过固定块连接有旋转桨叶，所述的样品架穿过磁力旋转主杆，置于坩埚内，样品架上设有待实验样品；
所述的装置上盖外部绕有水冷管，所述装置上盖中间的突起部分设置有两个连接口，一个连接口通过管道连接真空泵，连接口与管道之间设有真空阀，另一个连接口连接有真空计及气体瓶，所述真空计与连接口之间设有电阻规，所述气体瓶与连接口的管道上设有一放气阀、压力表及真空阀；
所述主容器的一侧通过管道分别接有熔化箱及储藏箱，管道与主容器的导出口处设有一挡块，在导出高温液体介质时，防止高温液体流入法兰，所述的熔化箱和储藏箱与主容器的连接管道上分别设有一真空阀及连接环。
所述样品架与坩埚的连接采用转动卡式连接，以防止样品位置的挪动，同时在不放置样品的部位设置流口便于高温液体介质全部导出。
所述的坩埚、磁力旋转主杆以及旋转桨叶的材质为耐高温，且合金成分在液态介质中的溶解度低。
本发明对高温液体容器、管道材料的选择时，需要对候选材料进行高温腐蚀实验，尤其对于管道材料，需要获得材料在高温液体介质中的动态腐蚀参数，以进行合理的材料评估。利用磁铁旋转驱动的原理，在真空密封条件下驱动螺旋桨叶在高温液体中旋转实现静态样品和液体介质之间的相对运动，并通过真空泵提供真空保护，或者利用惰性气体提供气氛保护。本发明同时进行了高温液体介质的融化和导出储存设计，便于样品的安装和取出。为了避免磁铁的温度过高，本发明采用了水冷管绕在装置上盖，并将旋转杆与装置上盖的间隙减小，降低高温主容器对于磁铁的热辐射。
本发明的有益效果是：通过流体力学以及数值模拟获得磁力搅拌较为精确的流体场，得到流体与样品的相对速度。通过旋转电机的转速可以获得不同的流体速度，进行不同流速下材料的腐蚀实验，且能较精确控制流速和温度，可以进行不同温度，不同流速下材料的腐蚀行为研究，同时本发明进行了真空以及气氛保护设计，适用于真空环境要求或对具有一定毒性的液体介质进行气氛保护的要求，本发明适合于高温油，熔盐，液态金属等高温液体介质的动态腐蚀实验。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明样品架结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1、图2所示，一种高温液体介质动态腐蚀装置，包括主容器19、旋转电机1、磁力搅拌系统及样品架16，主容器19通过法兰密封连接有装置上盖4，主容器19内设有坩埚15，坩埚15通过坩埚卡具18固定在主容器19底部上，以防止坩埚18随意晃动，坩埚18上设有一小孔，小孔内插入热电偶22，坩埚18内放入液体介质，主容器19外部设有隔热层21，隔热层21与主容器19之间装有电阻丝20；
磁力搅拌系统包括磁铁2及磁力旋转主杆17，磁力旋转主杆17穿过装置上盖4，伸入到坩埚15内，且磁力旋转主杆17不与装置上盖4及坩埚15直接接触，磁力旋转主杆17上端安装磁铁2且与旋转电机1联接，磁力旋转主杆17下部通过固定块14连接有旋转桨叶13，样品架16穿过磁力旋转主杆17，置于坩埚15内，其与坩埚15的连接采用转动卡式连接，以防止样品位置的挪动，同时在不放置样品的部位设置流口便于高温液体介质全部导出，样品架16上安装有样品杆28其上设有待实验样品11；
装置上盖4外部绕有水冷管3，中间的突起部分设置有两个连接口，一个连接口通过管道连接真空泵12，连接口与管道之间设有真空阀5，另一个连接口连接有真空计25及气体瓶27，真空计25与连接口之间设有电阻规23，气体瓶27与连接口的管道上设有一放气阀26、压力表24及真空阀5```；
主容器19的一侧通过管道分别接有熔化箱7及储藏箱8，管道与主容器19的导出口处设有一挡块9，在导出高温液体介质时，防止高温液体流入法兰，熔化箱7和储藏箱8与主容器19的连接管道上分别设有一真空阀5`、5``及连接环6、10。
坩埚15、磁力旋转主杆17以及旋转桨叶13的材质为耐高温，且合金成分在液态介质中的溶解度低。
本发明在工作时首先打开真空阀5，然后打开真空泵12抽气，当真空计25测得真空度降至10Pa以下，开始加热主容器19和熔化箱7中的介质固态原料，同时打开水冷系统。（若需气氛保护，则先关闭真空阀5和真空泵12，打开真空阀5```，并开启放气阀26至所需气氛压强，而后关闭放气阀26和真空阀5```）；待溶化箱7中原料全部熔化，主容器19的热电偶22显示达到介质的熔点温度后，缓慢打开真空阀5`，将高温流体导入坩埚15。待导入完毕后关闭真空阀5` ，并取下熔化箱7；当升温液体介质至预定温度后，打开旋转电机1，同时逐步缓慢加速至实验速度，待热电偶22温度稳定后开始进行实验计时。
实验完成后，关闭旋转电机1，断开电阻丝20电源，连接储存箱8，打开真空阀5``抽储存箱8真空至20Pa以下，而后关闭真空泵12，向储存箱8方位倾斜主容器19，将坩埚15中的液体介质导入储存箱8，而后关闭真空阀5``，并取下储存箱8；待主容器19降至室温后，关闭水冷管3，打开法兰，旋转样品架16将其从坩埚15上取出。最后取出样品11，进行样品分析。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种高温液体介质动态腐蚀装置，包括主容器、旋转电机、磁力搅拌系统及样品架，其特征在于：所述的主容器通过法兰密封连接有装置上盖，主容器内设有坩埚，所述坩埚通过坩埚卡具固定在主容器底部上，所述坩埚上设有一小孔，小孔内插入热电偶，坩埚内放入液体介质，所述主容器外部设有隔热层，所述隔热层与主容器之间装有电阻丝；
所述磁力搅拌系统包括磁铁及磁力旋转主杆，所述磁力旋转主杆穿过装置上盖，伸入到坩埚内，且磁力旋转主杆不与装置上盖及坩埚直接接触，所述的磁力旋转主杆上端安装磁铁且与旋转电机联接，所述磁力旋转主杆下部通过固定块连接有旋转桨叶，所述的样品架穿过磁力旋转主杆，置于坩埚内；
所述的装置上盖外部绕有水冷管，所述装置上盖中间的突起部分设置有两个连接口，一个连接口通过管道连接真空泵，连接口与管道之间设有真空阀，另一个连接口连接有真空计及气体瓶，所述真空计与连接口之间设有电阻规，所述气体瓶与连接口的管道上设有一放气阀、压力表及真空阀；
所述主容器的一侧通过管道分别接有熔化箱及储藏箱，管道与主容器的导出口处设有一挡块，所述的熔化箱和储藏箱与主容器的连接管道上分别设有一真空阀及连接环。
2.根据权利要求1所述的一种高温液体介质动态腐蚀装置，其特征在于：
所述样品架与坩埚的连接采用转动卡式连接。
3.根据权利要求1所述的一种高温液体介质动态腐蚀装置，其特征在于：
所述的坩埚、旋转主杆以及旋转桨叶的材质为耐高温。
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