CN106501220A

CN106501220A - 一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱

Info

Publication number: CN106501220A
Application number: CN201610881094.7A
Authority: CN
Inventors: 刘昌宇; 李栋; 孟凡斌; 吴洋洋; 贾永英; 宫克勤
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University
Priority date: 2016-10-09
Filing date: 2016-10-09
Publication date: 2017-03-15

Abstract

一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，涉及恒温箱技术领域，它包括恒温箱箱体，恒温箱体内装有用于降低向外界散热的左隔热筒和右隔热筒，恒温箱体两端装有用于密封的左法兰盘和右法兰盘，法兰盘上安装有用于光线进出的左光学窗和右光学窗，光学窗上装有由透明材料制成的左窗口和右窗口，以及用于保护光学窗的左气体冷却腔和右气体冷却腔，恒温箱体还包括样品室和向样品室提供热源的加热装置。本用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱由于具有加热装置及气体冷却腔结构，可以用于高温变温条件下样品的光学测量，并能保证在测量过程中温度的恒定不变和对光学窗口的有效保护。

Description

一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱

技术领域：

本发明涉及恒温箱技术领域，具体涉及一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱。

背景技术：

汽油、柴油、乙醇、煤油和航空煤油等流体燃料是工业发展的血脉，在航空航天、化工、动力和生物等领域具有广泛地应用。这些流体燃料是航空航天发动机、内燃机、汽轮机、燃烧炉等热能装置辐射传热过程定量研究、主动冷却热防护壁面高温辐射机理研究、光学吸收诊断研究的基本参数，而准确的流体热辐射物性参数是保证上述研究的前提条件。以上流体燃料的光学常数不能通过实验测量直接得到，必须通过测量其相关量并结合相应的反问题模型计算得出。目前，透射法是测量流体光学常数的一种基础实验方法。通过透射法实验测量可直接获得流体燃料的透射比，以其为基础还可反演获得其他光谱性质参数，因此，流体透射光谱的测量一直是国内外研究学者的重点研究对象。

在研究过程中，需要知道不同环境温度（主要是高温环境）对流体燃料透射光谱测量的影响，掌握流体燃料的高温特性，对理解其微观结构与宏观性质的相关性是至关重要的，这是流体燃料研究领域的一个前沿热点。本发明涉及的这种高温恒温箱可以很好的在高温变温环境下对流体燃料的透射光谱进行测量。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，弥补了现有技术的不足，可以用于高温变温环境下透射光谱的测量。

本发明采用的技术方案为：一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，包括样品室、左隔热筒、右隔热筒、恒温箱体、左光学窗、左气体冷却腔、右光学窗和右气体冷却腔，恒温箱体为卧倒式柱体中空结构，恒温箱体由外至内依次设有箱体外壳、纤维棉层、电炉丝和碳化硅炉膛管，恒温箱体中心部位为样品室，样品室两侧分别设有左隔热筒和右隔热筒，左隔热筒和右隔热筒为对称设置，左隔热筒左侧连接左光学窗，左光学窗包括左窗口固定装置和样品室液体入口，左窗口固定装置通过小法兰盘A和过偶装置A与恒温箱体侧壁连接，左窗口固定装置上垂直设有左窗口，左光学窗上设有的样品室液体入口与样品室连通，左光学窗上下两端通过密封垫、内法兰盘和左法兰盘与恒温箱体连接，左光学窗外侧套有左气体冷却腔，左气体冷却腔包括左气体冷却腔外壳，左气体冷却腔外壳上下两端对称设有氮气入口A和氮气出口A，左气体冷却腔外壳左侧壁中间设有左侧闭光隔热装置，左气体冷却腔外壳左侧壁上部和下部对称设有液体入口A和液体出口A；右隔热筒右侧连接右光学窗，右光学窗包括右窗口固定装置和样品室液体出口，右窗口固定装置通过小法兰盘B和过偶装置B与恒温箱体侧壁连接，右窗口固定装置上垂直设有右窗口，右光学窗上设有的样品室液体出口与样品室连通，右光学窗上下两端通过密封垫、内法兰盘和右法兰盘与恒温箱体连接，右光学窗外侧套有右气体冷却腔，右气体冷却腔包括右气体冷却腔外壳，右气体冷却腔外壳上下两端对称设有氮气入口B和氮气出口B，右气体冷却腔外壳右侧壁中间设有右侧闭光隔热装置，右气体冷却腔外壳左侧壁上部和下部对称设有液体入口B和液体出口B；左光学窗和和右光学窗对称设置在两端；左气体冷却腔和右气体冷却腔对称设置在两端。

所述的高温恒温箱箱体材料为不锈钢，电炉丝材料为镍铬合金，左窗口和右窗口材料为硒化锌。

所述的恒温箱体密封材料为膨胀石墨

所述的恒温箱体与左窗口固定装置和右窗口固定装置的固定方式为螺纹固定。

所述的恒温箱体上密封垫的密封方式为用密封带进行密封。

所述的恒温箱体加热装置为电炉丝，电炉丝与碳化硅炉膛管相连接。

本发明的有益效果是：本用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，由于具有加热装置及气体冷却腔结构，可以用于流体透射光谱在高温恒温条件下的测量，并能保证在测量过程中温度的恒定不变和对光学窗口的有效保护，尤其是加热装置工作过程中可以通过对电炉丝的加热程度控制样品室内的温度，这为流体透射光谱高温环境的测量范围提供了一定保障。

附图说明：

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式：

参照图1，一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，包括样品室1、左隔热筒2、右隔热筒3、恒温箱体10、左光学窗11、左气体冷却腔12、右光学窗13和右气体冷却腔14，恒温箱体10为卧倒式柱体中空结构，恒温箱体10由外至内依次设有箱体外壳101、纤维棉层102、电炉丝103和碳化硅炉膛管104，恒温箱体10中心部位为样品室1，样品室1两侧分别设有左隔热筒2和右隔热筒3，左隔热筒2和右隔热筒3为对称设置，左隔热筒2左侧连接左光学窗11，左光学窗11包括左窗口固定装置113和样品室液体入口114，左窗口固定装置113通过小法兰盘A111和过偶装置A112与恒温箱体10侧壁连接，左窗口固定装置113上垂直设有左窗口4，左光学窗11上设有的样品室液体入口114与样品室1连通，左光学窗11上下两端通过密封垫6、内法兰盘7和左法兰盘8与恒温箱体10连接，左光学窗11外侧套有左气体冷却腔12，左气体冷却腔12包括左气体冷却腔外壳122，左气体冷却腔外壳122上下两端对称设有氮气入口A121和氮气出口A126，左气体冷却腔外壳122左侧壁中间设有左侧闭光隔热装置124，左气体冷却腔外壳122左侧壁上部和下部对称设有液体入口A123和液体出口A125；右隔热筒3右侧连接右光学窗13，右光学窗13包括右窗口固定装置133和样品室液体出口134，右窗口固定装置133通过小法兰盘B131和过偶装置B132与恒温箱体10侧壁连接，右窗口固定装置133上垂直设有右窗口5，右光学窗13上设有的样品室液体出口134与样品室1连通，右光学窗13上下两端通过密封垫6、内法兰盘7和右法兰盘9与恒温箱体10连接，右光学窗13外侧套有右气体冷却腔14，右气体冷却腔14包括右气体冷却腔外壳142，右气体冷却腔外壳142上下两端对称设有氮气入口B142和氮气出口B146，右气体冷却腔外壳142右侧壁中间设有右侧闭光隔热装置144，右气体冷却腔外壳142左侧壁上部和下部对称设有液体入口B141和液体出口B145；左光学窗11和和右光学窗13对称设置在两端；左气体冷却腔12和右气体冷却腔14对称设置在两端。所述的高温恒温箱箱体10材料为不锈钢，电炉丝103材料为镍铬合金，左窗口4和右窗口5材料为硒化锌。所述的恒温箱体10密封材料为膨胀石墨。所述的恒温箱体10与左窗口固定装置113和右窗口固定装置133的固定方式为螺纹固定。所述的恒温箱体10上密封垫6的密封方式为用密封带进行密封。所述的恒温箱体加热装置为电炉丝103，电炉丝103与碳化硅炉膛管104相连接。

本用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，使用光学高温恒温箱体10测量时，流体样品由液体入口A123流入样品室1，再由另一侧液体出口B145流出，加热装置电炉丝103提供的热源使流体样品所处的样品室1达到需要的温度，测量前调整好左窗口4、右窗口5、左光学窗11和右光学窗13的固定位置，确保测量光路严格按照直线轨迹通过，避免光线发生相移。

上述液体入口A123对应液体出口B145，另外一路液体入口B141对应液体出口A125，两组液体进出口，一用一备。

上述样品室1内设置用于高温液体煤油吸收系数测试用的可装配式容器，可装配式容器与左侧液体入口A123和右侧液体出口B145相连接。

上述用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱加热装置电炉丝103与纤维棉层102和碳化硅炉膛管104相连接，纤维棉层102的作用是阻止热量通过恒温箱体10向外界散失，左隔热筒2和右隔热筒3的作用是保护样品室1内温度对左右两侧光路的影响。左气体冷却腔12内液体由液体入口A123进入，再由样品室液体入口114流入样品室1内设置的用于高温液体煤油吸收系数测试用的可装配式容器内，再由样品室液体出口134流出，进入右气体冷却腔14。应用左气体冷却腔12进行气体冷却时，由氮气入口A121输入液态氮或液态氦等制冷物质，再由氮气出口A126排出，此过程完成对腔内环境进行降温的目的。右气体冷却腔14内部结构和作用与左气体冷却腔完全相同。

上述加热装置电炉丝103材料还可以是铁铬铝合金，总之，电炉丝103无论是什么材料，只要能对样品室1加热。

本用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，可以通过电炉丝103的加热程度对样品室1内高温环境进行调节，这样可以进行不同高温恒温环境的流体样品测量，以提高测定值的可比性。

综上所述，本用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，由于具有加热装置及气体冷却腔结构，可以用于流体透射光谱在高温恒温条件下的测量，并能保证在测量过程中温度的恒定不变和对光学窗口的有效保护，尤其是加热装置工作过程中可以通过对电炉丝的加热程度控制样品室内的温度，这为流体透射光谱高温环境的测量范围提供了一定保障。

Claims

1.一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，包括样品室（1）、左隔热筒（2）、右隔热筒（3）、恒温箱体（10）、左光学窗（11）、左气体冷却腔（12）、右光学窗（13）和右气体冷却腔（14），其特征在于：恒温箱体（10）为卧倒式柱体中空结构，恒温箱体（10）由外至内依次设有箱体外壳（101）、纤维棉层（102）、电炉丝（103）和碳化硅炉膛管（104），恒温箱体（10）中心部位为样品室（1），样品室（1）两侧分别设有左隔热筒（2）和右隔热筒（3），左隔热筒（2）和右隔热筒（3）为对称设置，左隔热筒（2）左侧连接左光学窗（11），左光学窗（11）包括左窗口固定装置（113）和样品室液体入口（114），左窗口固定装置（113）通过小法兰盘A（111）和过偶装置A（112）与恒温箱体（10）侧壁连接，左窗口固定装置（113）上垂直设有左窗口（4），左光学窗（11）上设有的样品室液体入口（114）与样品室（1）连通，左光学窗（11）上下两端通过密封垫（6）、内法兰盘（7）和左法兰盘（8）与恒温箱体（10）连接，左光学窗（11）外侧套有左气体冷却腔（12），左气体冷却腔（12）包括左气体冷却腔外壳（122），左气体冷却腔外壳（122）上下两端对称设有氮气入口A（121）和氮气出口A（126），左气体冷却腔外壳（122）左侧壁中间设有左侧闭光隔热装置（124），左气体冷却腔外壳（122）左侧壁上部和下部对称设有液体入口A（123）和液体出口A（125）；右隔热筒（3）右侧连接右光学窗（13），右光学窗（13）包括右窗口固定装置（133）和样品室液体出口（134），右窗口固定装置（133）通过小法兰盘B（131）和过偶装置B（132）与恒温箱体（10）侧壁连接，右窗口固定装置（133）上垂直设有右窗口（5），右光学窗（13）上设有的样品室液体出口（134）与样品室（1）连通，右光学窗（13）上下两端通过密封垫（6）、内法兰盘（7）和右法兰盘（9）与恒温箱体（10）连接，右光学窗（13）外侧套有右气体冷却腔（14），右气体冷却腔（14）包括右气体冷却腔外壳（142），右气体冷却腔外壳（142）上下两端对称设有氮气入口B（142）和氮气出口B（146），右气体冷却腔外壳（142）右侧壁中间设有右侧闭光隔热装置（144），右气体冷却腔外壳（142）左侧壁上部和下部对称设有液体入口B（141）和液体出口B（145）；左光学窗（11）和和右光学窗（13）对称设置在两端；左气体冷却腔（12）和右气体冷却腔（14）对称设置在两端。

2.根据权利要求1所述的一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，其特征在于：所述的高温恒温箱箱体（10）材料为不锈钢，电炉丝（103）材料为镍铬合金，左窗口（4）和右窗口（5）材料为硒化锌。

3.根据权利要求1所述的一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，其特征在于：所述的恒温箱体（10）密封材料为膨胀石墨。

4.根据权利要求1所述的一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，其特征在于：所述的恒温箱体（10）与左窗口固定装置（113）和右窗口固定装置（133）的固定方式为螺纹固定。

5.根据权利要求1所述的一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，其特征在于：所述的恒温箱体（10）上密封垫（6）的密封方式为用密封带进行密封。

6.根据权利要求1所述的一种用于流体透射光谱测量的光学高温恒温箱，其特征在于：所述的恒温箱体加热装置为电炉丝（103），电炉丝（103）与碳化硅炉膛管（104）相连接。