CN106501311A - 一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置及测试方法，所述的测试装置包括测试系统和供气系统，其中，测试系统包括：测试筒：与供气系统连接；加热元件：安装在测试筒内部，并通过加热电源线连接外部电源；燃烧盘：罩设在加热元件上方；环形导热片：设置在燃烧盘上方，其中部开孔的竖直投影完全落在燃烧盘上；测温记录组件：包括与环形导热片连接的热电偶，以及与热电偶连接的温度数据记录仪；红外测温仪：用于测试燃烧盘表面的温度；移液管：吸取并将待测液体转移到燃烧盘上。与现有技术相比，本发明可灵活调节氧气含量和测试温度，结构简单，操作快速灵活等。

Description

一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及一种液体燃烧性能的测试装置，尤其是涉及一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置及方法。
背景技术
随着科学技术水平发展，现代热分析技术在科学研究、生产、储运等各领域均发挥重要作用。人们通过检测样品本身的热物理性质随温度或时间的变化，来研究物质的分子结构、聚集态结构、分子运动的变化等，进一步分析物质的热力学参数，评估物质的安全性能。目前常见的热分析仪器有差示扫描量热仪(DSC)、差热分析仪(DTA)、热重分析仪(TGA)、热机械分析仪(DMA)等，已经在测量物质的静态转变、熔融、脱水、升华、吸附、解吸、玻璃化转变、液晶转变、燃烧、固化、模量、阻尼、热化学常数、纯度、分解等性质的转变与反应方面广泛应用。然而，上述仪器生产成本高、制样复杂、试验周期长、维护保养较为困难，且无法在富氧条件下进行测试。因此，需要设计一种简单、紧凑、安全的装置，能够快速评估富氧条件下的液体燃烧性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置及测试方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置，包括测试系统和供气系统，其中，所述的测试系统包括：
测试筒：与供气系统连接；
加热元件：安装在测试筒内部，并通过加热电源线连接外部电源；
燃烧盘：罩设在加热元件上方；
环形导热片：设置在燃烧盘上方，其中部开孔的竖直投影完全落在燃烧盘上；
测温记录组件：包括与环形导热片连接的热电偶，以及与热电偶连接的温度数据记录仪；
红外测温仪：用于测试燃烧盘表面的温度；
移液管：吸取并将待测液体转移到燃烧盘上。
优选的，所述的测试筒为玻璃圆筒，其底部封闭，上部敞开，在最下方还开与供气系统连接的混合空气进口。
优选的，所述的加热元件为碳化硅加热元件，根据电源电压高低来调节加热温度。
优选的，所述的环形导热片为铜银合金材质，能够确保热电偶采集的温度数据的均匀性和可靠性，即使在火焰偏移时也可以获得较好的响应。
优选的，所述的燃烧盘为石英材质。
优选的，所述的供气系统包括气体混合器，其设有一个出气口和两个进气口，其中，所述的出气口通过导气管连接所述测试筒，所述的两个进气口分别连接空气进气管路和氧气进气管路。
更优选的，在所述空气进气管路和氧气进气管路上分别设有一个流量控制阀和一个转子流量计。通过调节流量控制阀，观察转子流量计，可以将任意比例的氧气和空气混合，保证液体燃烧性能测试能够根据实际需要，在氧气含量为21％-100％范围的富氧条件下进行。
采用上述装置的测试方法，包括以下步骤：
(1)调节供气系统，使调节测试筒内气氛达到测试所需富氧气氛；
(2)调节加热元件加热量，配合红外测温仪测量的燃烧盘表面的温度数据反馈，使燃烧盘温度调节至测试指定温度(一般超过待测液体的燃点)；
(3)保持供气系统和加热元件稳定，观察温度数据记录仪的波形，若呈水平直线，表示环形导热片温度不变，即可开始测定；
(4)移液管吸取待测液体，称重后往燃烧盘上释放待测液体，待温度数据记录仪的波形有所变化后，移开移液管，并再次称量移液管重量，计算所滴加的待测液体的质量；
(5)改变测试筒内的富氧气氛，重复步骤(1)～(4)；
(6)根据不同的富氧气氛下温度数据记录仪记录的波形情况，结合所滴加的待测液体的质量，即得到待测液体的燃烧性能数据。
温度数据记录仪能够记录加入待测样品后，温度随时间变化的曲线。相同富氧气氛和控温条件下，对比待测样品和已知易燃试剂(如乙醇、丙酮等)的记录曲线，根据峰高、峰面积以及滴加的液体质量等，可以比较直观地评估待测液体的燃烧性能。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)控温范围广，升温速率快：碳化硅加热元件抗腐蚀、耐高温、升温速度快、使用寿命长，通过与直流电源和红外测温仪配合，可实现从室温到1600℃范围的快速准确的控温。
(2)石英材质的燃烧盘不仅起到保护罩的作用，其耐热性强、保温性好、性质稳定，既能承接滴落的液体，接触高温状态的燃烧平面时直接气化燃烧，也能有效的保护加热元件免受测试样品的污染。
(3)测试范围广，通过供气系统可以模拟氧气含量为21％-100％范围的条件，测试富氧环境中的液体燃烧性能。
(4)环形导热片的使用避免了火焰偏移影响数据的均匀性和可靠性。
(5)构造简单，成本较低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，1-测试筒，2-加热元件，3-燃烧盘，4-加热电源线，5-直流电源，6-环形导热片，7-热电偶，8-数据线，9-温度数据记录仪，10-移液管，11-红外测温仪，12-气体混合器，13-转子流量计，14-流量控制阀，15-导气管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置，其结构如图1所示，包括测试筒1、加热元件2、燃烧盘3、加热电源线4、直流电源5、环形导热片6、热电偶7、数据线8、温度数据记录仪9、移液管10、红外测温仪11、气体混合器12、转子流量计13、流量控制阀14、导气管15。测试筒为玻璃圆筒，其底部封闭，上部敞开，在最下方还开与供气系统连接的混合空气进口。
加热元件2为碳化硅加热元件，根据电源电压高低来调节加热温度。环形导热片6为铜银合金材质，能够确保热电偶7采集的温度数据的均匀性和可靠性，即使在火焰偏移时也可以获得较好的响应。燃烧盘3为石英材质，罩设在加热元件2的上方。
其中，测试筒1通过导气管15与气体混合器12连接，加热元件2安装在测试筒1内部，通过加热电源线4与直流电源5连接，燃烧盘3放置在加热元件2上面，环形导热片6安装在测试筒1内部，位于加热元件2和燃烧盘3上方，与热电偶7相连，热电偶7一端与环形导热片6连接，另一端通过数据线8与温度数据记录仪9连接，移液管10和红外测温仪11设置在环形导热片6上方的中心位置，气体混合器12一端与两个转子流量计13相连，另一端通过导气管15连接测试筒1，转子流量计13有两个，分别一端连接气体混合器12，另一端连接流量控制阀14，流量控制阀14有两个，分别与转子流量计13连接。
采用上述测试装置的测试方法，包括以下步骤：
(1)调节供气系统，使调节测试筒1内气氛达到测试所需富氧气氛；
(2)调节加热元件2加热量，配合红外测温仪11测量的燃烧盘3表面的温度数据反馈，使燃烧盘3温度调节至测试指定温度(一般超过待测液体的燃点)；
(3)保持供气系统和加热元件2稳定，观察温度数据记录仪9的波形，若呈水平直线，表示环形导热片6温度不变，即可开始测定；
(4)移液管10吸取待测液体，称重后往燃烧盘3上释放待测液体，待温度数据记录仪9的波形有所变化后，移开移液管10，并再次称量移液管10重量，计算所滴加的待测液体的质量；
(5)改变测试筒1内的富氧气氛，重复步骤(1)～(4)；
(6)根据不同的富氧气氛下温度数据记录仪9记录的波形情况，结合所滴加的待测液体的质量，即得到待测液体的燃烧性能数据。
最后，根据相同富氧气氛和控温条件下，对比待测样品和已知易燃试剂(如乙醇、丙酮等)的记录曲线，通过峰高、峰面积以及滴加的液体质量等进行分析，可以比较直观地评估待测液体的燃烧性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置，其特征在于，包括测试系统和供气系统，其中，所述的测试系统包括：
测试筒(1)：与供气系统连接；
加热元件(2)：安装在测试筒(1)内部，并通过加热电源线(4)连接外部电源；
燃烧盘(3)：罩设在加热元件(2)上方；
环形导热片(6)：设置在燃烧盘(3)上方，其中部开孔的竖直投影完全落在燃烧盘(3)上；
测温记录组件：包括与环形导热片(6)连接的热电偶，以及与热电偶连接的温度数据记录仪(9)；
红外测温仪(11)：用于测试燃烧盘(3)表面的温度；
移液管(10)：吸取并将待测液体转移到燃烧盘(3)上。
2.根据权利要求1所述的一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置，其特征在于，所述的测试筒(1)为玻璃圆筒，其底部封闭，上部敞开，在最下方还开与供气系统连接的混合空气进口。
3.根据权利要求1所述的一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置，其特征在于，所述的加热元件(2)为碳化硅加热元件。
4.根据权利要求1所述的一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置，其特征在于，所述的环形导热片(6)为铜银合金材质。
5.根据权利要求1所述的一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置，其特征在于，所述的燃烧盘(3)为石英材质。
6.根据权利要求1所述的一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置，其特征在于，所述的供气系统包括气体混合器(12)，其设有一个出气口和两个进气口，其中，所述的出气口通过导气管(15)连接所述测试筒(1)，所述的两个进气口分别连接空气进气管路和氧气进气管路。
7.根据权利要求6所述的一种富氧条件下液体燃烧性能的测试装置，其特征在于，在所述空气进气管路和氧气进气管路上分别设有一个流量控制阀(14)和一个转子流量计(13)。
8.采用如权利要求1～7任一所述的装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)调节供气系统，使调节测试筒(1)内气氛达到测试所需富氧气氛；
(b)调节加热元件(2)加热量，配合红外测温仪(11)测量的燃烧盘(3)表面的温度数据反馈，使燃烧盘(3)温度调节至测试指定温度；
(c)保持供气系统和加热元件(2)稳定，观察温度数据记录仪(9)的波形，若呈水平直线，表示环形导热片(6)温度不变，即可开始测定；
(d)移液管(10)吸取待测液体，称重后往燃烧盘(3)上释放待测液体，待温度数据记录仪(9)的波形有所变化后，移开移液管(10)，并再次称量移液管(10)重量，计算所滴加的待测液体的质量；
(e)改变测试筒(1)内的富氧气氛，重复步骤(a)～(d)方法；
(f)根据不同的富氧气氛下温度数据记录仪(9)记录的波形情况，结合所滴加的待测液体的质量，即得到待测液体的燃烧性能数据。
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