CN108732227B - 一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，具体属于碳氢燃料结焦的试验技术领域。为了解决电极丝在金属管内加电场的绝缘和密封的问题。包括具有凸字形结构的电场系统和两端带有螺纹的反应釜；所述电场系统为反应釜提供电场，所述电场系统与反应釜通过螺纹连接。本发明结构简单，价格便宜，工艺上容易实现。本发明可以承受较高的温度和压力，采用密封卡套，既可以达到密封效果又可以固定电极丝的位置，充分的解决了电极丝在金属管内加电场的绝缘和密封的问题。

Description

一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置
技术领域
本发明涉及一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，具体属于碳氢燃料结焦的试验技术领域。
背景技术
通常情况下，燃料的结焦分为氧化结焦和裂解结焦两种，前者在150-450℃发生，后者在450℃以上发生，无论是氧化结焦还是裂解结焦，其反应过程特别复杂，而且结焦不仅仅是一个化学反应的过程，还伴随着传热，传质，流动的过程，影响的因素也有很多，比如压力，温度，流量，表面粗糙程度等等。
当通油管路中发生结焦的情况时，结焦颗粒会附着在管路的壁面并且随着时间的推移，沉积量越来越多，这就会导致流通的通道变窄从而增大碳氢燃料流动的沿程阻力，管壁上的焦体会让管壁的热阻增大，影响换热效果，并且结焦情况严重时可能发生燃油管路堵塞。所以燃油结焦是有害的，需要抑制或消除。
电场的具有形式和强度可调的优势，并且电场具有可使带电粒子作定向移动的效果，在电场的作用下液滴或者颗粒会发生极化现象，从而带同种电荷的粒子会相互排斥，防止了粒子的集聚，并且已经有大量的研究证明了电场会对化学反应有一定的影响，因此，电场对结焦的抑制会有作用。
由于金属管的导电性很好，很容易造成静电屏蔽和短路现象，所以在金属管内施加电场较为困难。
发明内容
本发明为了解决电极丝在金属管内加电场的绝缘和密封的问题。本发明提供了一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，所采取的技术方案如下：
一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，包括具有凸字形结构的电场系统和两端带有螺纹的反应釜；所述电场系统为反应釜提供电场，所述电场系统与反应釜通过螺纹连接。
进一步，所述电场系统包括带孔金属管，密封卡套，保护外铠，绝缘白灰，电极丝，卡套式连接螺母，卡套式螺纹管，电场系统后置连接螺纹；
所述金属管采用凸字形管体结构，所述金属管朝上的管口处设置有密封卡套；所述保护外铠采用L形结构，所述保护外铠的一端贯穿密封卡套2的中心，且保护外铠与密封卡套密封连接；所述电极丝为与保护外铠形状相同的的L形，所述电极丝内嵌于保护外铠的管体且两端突出于保护外铠两端的端口；所述保护外铠的管体内填充有绝缘白灰；
在所述金属管朝上管口的外壁上设有卡套式螺纹管，所述连接螺母将密封卡套压紧至金属管朝上的管口处，且所述连接螺母与卡套式螺纹管可拆卸连接，所述金属管与反应釜相接触的管口设有电场系统后置连接螺纹。
进一步，所述反应釜包括前置连接螺纹，反应管段，连接螺纹；
所述反应管段的一端设有前置连接螺纹，所述反应管段的另一端设有连接螺纹。
进一步，所述的密封卡套分为上部的圆环形垫片和下部的圆台形垫块，所述圆台形垫块设置在金属管朝上管口上，且圆台反向置于金属管朝上的管口内，圆环形垫片紧密设置在圆台形垫块的上部。
进一步，所述金属管朝上管口的外壁与卡套式螺纹管焊接连接。
进一步，所述连接螺母与卡套式螺纹管螺纹连接。
进一步，所述电场系统与反应釜采用耐高温合金材料制作。
本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明涉及一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，通过提供强度可控的电场环境，为电场作用管内碳氢燃料结焦提供基础，电场系统与反应釜通过螺纹连接，使得拆装方便，如做多组实验，只需更换反应釜即可，无需变动电场系统；电极丝由保护外铠保护，可以适应很大范围的燃油流量并且充分绝缘，并且整个实验装置全部由耐高温合金制成，可以承受较高的温度和压力，采用密封卡套，既可以达到密封效果又可以固定电极丝的位置，充分的解决了电极丝在金属管内加电场的绝缘和密封的问题，而且本发明所述的一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置结构简单，价格便宜，工艺上容易实现。
附图说明
图1为本发明所述一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置的结构示意图；
图2为本发明所述一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置与电源连接的示意图；
图3为电极丝与管壁形成的电场的形式示意图；
图4为金属丝和反应管段的物理模型的示意图。
具体实施方式
具体实施方式，结合图1-4说明本实施方式。本实施方式所述一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，包括具有凸字形结构的电场系统和两端带有螺纹的反应釜；所述电场系统为反应釜提供电场，所述电场系统与反应釜通过螺纹连接。所述电场系统包括带孔金属管1，密封卡套2，保护外铠3，绝缘白灰4，电极丝5，卡套式连接螺母6，卡套式螺纹管7，电场系统后置连接螺纹8；
所述金属管1采用凸字形管体结构，所述金属管1朝上的管口处设置有密封卡套2；所述保护外铠3采用L形结构，所述保护外铠3的一端贯穿密封卡套2的中心，且保护外铠3与密封卡套2密封连接；所述电极丝5为与保护外铠3形状相同的的L形，所述电极丝5内嵌于保护外铠3的管体且两端突出于保护外铠3两端的端口；所述保护外铠3的管体内填充有绝缘白灰4；
在所述金属管1朝上管口的外壁上设有卡套式螺纹管7，所述连接螺母6将密封卡套2压紧至金属管1朝上的管口处，且所述连接螺母6与卡套式螺纹管7可拆卸连接，所述金属管1与反应釜相接触的管口设有电场系统后置连接螺纹8。在保护外铠3内部填充的绝缘白灰4起到绝缘的作用。密封卡套2起到密封金属管1和固定保护外铠3的作用。
所述反应釜包括前置连接螺纹9，反应管段10，连接螺纹11；所述反应管段10的一端设有前置连接螺纹9，所述反应管段10的另一端设有连接螺纹11。
所述的密封卡套2分为上部的圆环形垫片和下部的圆台形垫块，所述圆台形垫块设置在金属管1朝上管口上，且圆台反向置于金属管1朝上的管口内，圆环形垫片紧密设置在圆台形垫块的上部。
所述金属管1朝上管口的外壁与卡套式螺纹管7焊接连接。
所述连接螺母6与卡套式螺纹管7螺纹连接。
所述电场系统与反应釜采用耐高温合金材料制作。
高温燃油流经电场系统进入到反应釜中，电极丝5与直流稳压电源13的正极通过电极夹12相连接，反应釜与直流稳压电源13的负极通过电极夹12连接，从而使伸入到反应釜的反应管段10的电极丝5与反应管段10的管壁之间形成电势差，从而形成电场，通过调节直流稳压电源13的电压大小实现改变电场强度的大小。由于整套实验装置都由耐高温合金制成，所以可以耐受最高800℃，10MPa的温度和压力，在不击穿的条件下，允许施加的最大电压为50000V。
图4中，电极丝5的半径为ra,反应管段的半径为rb，电极丝5与反应管段10的管壁之间的电压为u，则在反应管段任意位置r处的电场强度为
Figure BDA0001677494150000051
所以只需通过调节直流稳压电源13的输出电压即可控制反应管段10内电场强度的大小。
本发明所述的一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置的结构不局限与上述各个实施方式所描述的具体结构，还可以是上述各个实施方式所描述的特征的合理组合。

Claims (5)

1.一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，其特征在于：包括具有凸字形结构的电场系统和两端带有螺纹的反应釜；所述电场系统为反应釜提供电场，所述电场系统与反应釜通过螺纹连接，
所述电场系统包括带孔金属管(1)，密封卡套(2)，保护外铠(3)，绝缘白灰(4)，电极丝(5)，卡套式连接螺母(6)，卡套式螺纹管(7)，电场系统后置连接螺纹(8)；
所述金属管(1)采用凸字形管体结构，所述金属管(1)朝上的管口处设置有密封卡套(2)；所述保护外铠(3)采用L形结构，所述保护外铠(3)的一端贯穿密封卡套(2)的中心，且保护外铠(3)与密封卡套(2)密封连接；所述电极丝(5)为与保护外铠(3)形状相同的L形，所述电极丝(5)内嵌于保护外铠(3)的管体且两端突出于保护外铠(3)两端的端口；所述保护外铠(3)的管体内填充有绝缘白灰(4)；
在所述金属管(1)朝上管口的外壁上设有卡套式螺纹管(7)，所述连接螺母(6)将密封卡套(2)压紧至金属管(1)朝上的管口处，且所述连接螺母(6)与卡套式螺纹管(7)可拆卸连接，所述金属管(1)与反应釜相接触的管口设有电场系统后置连接螺纹(8)，
所述反应釜包括前置连接螺纹(9)，反应管段(10)，连接螺纹(11)；
所述反应管段(10)的一端设有前置连接螺纹(9)，所述反应管段(10)的另一端设有连接螺纹(11)。
2.根据权利要求1所述一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，其特征在于：所述的密封卡套(2)分为上部的圆环形垫片和下部的圆台形垫块，所述圆台形垫块设置在金属管(1)朝上管口上，且圆台反向置于金属管(1)朝上的管口内，圆环形垫片紧密设置在圆台形垫块的上部。
3.根据权利要求1所述一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，其特征在于：所述金属管(1)朝上管口的外壁与卡套式螺纹管(7)焊接连接。
4.根据权利要求1所述一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，其特征在于：所述连接螺母(6)与卡套式螺纹管(7)螺纹连接。
5.根据权利要求1所述一种抑制碳氢燃料在金属管内结焦的电场实验装置，其特征在于：所述电场系统与反应釜采用耐高温合金材料制作。
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