CN109540824A - 静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，包括由上盖、连接柱和下盖围成的支撑框架、设置在支撑框架中部的方形透明状石英釜、设置在方形透明状石英釜上端的腔体上盖与设置在方形透明状石英釜下端的腔体下盖、设置在方形透明状石英釜左右两侧面相对应位置处的两个电极，下盖压紧腔体下盖、腔体上盖压紧上盖密封方形透明状石英釜的两端，方形透明状石英釜内设有内流道，每个电极与方形透明状石英釜的接触处均设有一片层，每个电极连接一个绝缘子，每个绝缘子连接一个绝缘子压板，两个绝缘子压板将两个电极分别压紧在方形透明状石英釜的各自侧。本发明填补了缺乏采用静电及表面协同催化气相碳氢燃料裂解结焦领域试验装置的空白。
Description
技术领域
本发明属于碳氢燃料催化裂解结焦的应用领域，尤其是涉及一种静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置。
背景技术
电场具有连续可调，形式多变，技术成熟，无需接触，作用均匀等优点，目前已有很多学者对电场作用于化学反应做了研究，如电场作用于具有剧烈氧化反应的燃烧过程，对火焰形态及颗粒物等排放物的影响等研究，说明电场对某些化学反应具有一定的作用效果，那么使用电场作用于碳氢燃料的裂解结焦过程具有重要的意义，一方面碳氢燃料在高温下裂解是一种常见现象，在很多过程，如燃烧、碳氢燃料作为冷却介质吸热过程等均会出现裂解情况的发生，对于结焦过程也是一种常见的现象，在一些情况下需要抑制，一些情况下需要促进，因此研究裂解结焦过程具有重要的意义，对于电场作用于裂解结焦过程的研究将更具有科学及工程意义。
表面反应是一种多相反应过程，化学中也经常使用气相沉积等方法制备或表面处理部分材料得到一些特殊的作用或产品，其表面反应过程比较复杂，目前相当数量表面反应的过程及机理需要研究，需要一种提高效率及精度的设备作为进行科学研究的基础及平台。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，该装置具有不同强度、形式的电场以及不同表面材料的密封反应腔，该装置填补了缺乏采用静电及表面协同催化气相碳氢燃料裂解结焦领域试验装置的空白。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，包括由上盖、连接柱和下盖围成的支撑框架、设置在支撑框架中部的方形透明状石英釜、设置在方形透明状石英釜上端的腔体上盖与设置在方形透明状石英釜下端的腔体下盖、设置在方形透明状石英釜左右两侧面相对应位置处的两个电极，所述的下盖压紧腔体下盖、腔体上盖压紧上盖密封方形透明状石英釜的两端，所述的方形透明状石英釜内设有内流道，每个所述的电极与方形透明状石英釜的接触处均设有一片层，每个电极连接一个绝缘子，每个绝缘子连接一个绝缘子压板，两个绝缘子压板将两个电极分别压紧在方形透明状石英釜的各自侧，两个绝缘子压板均套设在上盖和下盖之间的连接柱上，所述的腔体上盖上设有进气孔，所述的腔体下盖上设有出气孔。
进一步的，所述上盖和下盖为等大的长方形盖，所述连接柱共设置四根，且设置在上盖的边角处，所述上盖固定在四个连接柱的顶端，四个所述连接柱穿过下盖设置，所述下盖底部设有升降机构，所述升降机构带动下盖压紧腔体下盖、腔体上盖压紧上盖实现方形透明状石英釜的两端密封。
进一步的，每个绝缘子压板穿过相同侧的两根连接柱设置，所述绝缘子压板包括绝缘子外压板、绝缘子内压板、螺纹副和轴承，所述的绝缘子外压板的两端开设有连接柱穿过孔，所述的绝缘子外压板和绝缘子内压板固定连接后围合成螺纹副安装孔，螺纹副包括丝母和丝杆，丝母设置在螺纹副安装孔内，螺纹副的丝杆的一端穿入螺纹副安装孔与丝母配合，另一端设置在螺纹副安装孔外与轴承连接，所述的轴承与绝缘子上的轴承孔配合。
进一步的，所述片层由金属导体或非金属导电材料制成，如铜片或石墨片。
进一步的，所述电极为T型结构，所述方形透明状石英釜与电极接触处设有配合T型结构的凹槽，所述片层设置在凹槽的槽底。
进一步的，在方形透明状石英釜的外表面非设置凹槽处设有用于电极与方形透明状石英釜密封的石墨密封垫。
进一步的，所述的内流道的上部为扩口段，且扩口段底部设有安装导流板的安装台。
进一步的，所述方形透明状石英釜前侧面开设多个用于安装压力温度传感器通讯口和取样管的小孔。
进一步的，所述上盖中部设有与腔体上盖的进气孔连通的开口，所述的上盖边缘和下盖边缘设有安装盖板用的螺纹孔。
进一步的，所述腔体上盖内嵌在上盖的中部，所述腔体下盖内嵌在下盖的中部。
相对于现有技术，本发明所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置具有以下优势：
本发明所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，该装置填补了缺乏采用静电及表面协同催化气相碳氢燃料裂解结焦领域试验装置的空白，具有灵活可调，拆装方便，可测试物理量多等优势，为研究电场及表面材料催化裂解结焦的研究提供可靠的平台及基础。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置的结构示意图；
图2为方形透明状石英釜与电极装配结构示意图；
图3为绝缘子压板的结构示意图。
附图标记说明：
1-上盖，2-取样管，3-腔体上盖，4-方形透明状石英釜，5-电极，6-绝缘子，601-轴承孔，7-绝缘子压板，701-绝缘子外压板，702-绝缘子内压板，703-螺纹副，704-轴承，705-连接柱穿过孔，8-连接柱，9-腔体下盖，10-下盖，11-升降机构，12-片层，13-石墨密封垫，14-进气孔，15-出气孔，16-导流板，17-小孔，18-内流道。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-图3所示，静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，包括由上盖1、连接柱8和下盖10围成的支撑框架、设置在支撑框架中部的方形透明状石英釜4、设置在方形透明状石英釜4上端的腔体上盖3与设置在方形透明状石英釜4下端的腔体下盖9、设置在方形透明状石英釜4左右两侧面相对应位置处的两个电极5，所述的下盖10压紧腔体下盖9、腔体上盖3压紧上盖1密封方形透明状石英釜4的两端，所述的方形透明状石英釜4内设有内流道18，每个所述的电极5与方形透明状石英釜4的接触处均设有一片层12，每个电极5连接一个绝缘子6，每个绝缘子6连接一个绝缘子压板7，两个绝缘子压板7将两个电极5分别压紧在方形透明状石英釜4的各自侧，两个绝缘子压板7均套设在上盖1和下盖10之间的连接柱8上，所述的腔体上盖3上设有进气孔14，所述的腔体下盖9上设有出气孔15。
所述上盖1和下盖10为等大的长方形盖，所述连接柱8共设置四根，且设置在上盖1的边角处，所述上盖1固定在四个连接柱8的顶端，四个所述连接柱8穿过下盖10设置，所述下盖10底部设有升降机构11，且所述升降机构11升降带动下盖10压紧或放松腔体下盖9、腔体上盖3压紧或放松上盖1实现方形透明状石英釜4的两端密封或打开，升降机构11为液压升降台或千斤顶。
每个绝缘子压板7穿过相同侧的两根连接柱8设置，所述绝缘子压板7包括绝缘子外压板701、绝缘子内压板702、螺纹副703和轴承704，所述的绝缘子外压板702的两端开设有连接柱穿过孔705，所述的绝缘子外压板701和绝缘子内压板702固定连接后围合成螺纹副安装孔，螺纹副703包括丝母和螺杆，丝母设置在螺纹副安装孔内，螺纹副的丝杆的一端穿入螺纹副安装孔与丝母配合，另一端设置在螺纹副安装孔外与轴承704连接，所述的轴承704与绝缘子6上的轴承孔601配合，通过调节螺纹副703，转动丝杆，丝母固定不动，丝杆转动的同时丝杆移动，从而带动绝缘子6移动，调节电极5压紧方形透明状石英釜4的压紧程度，以此来控制不同方形透明状石英釜4内外压差的密封程度；
绝缘子压板7由绝缘子外压板701、绝缘子内压板702组成，两者围成螺纹副安装孔，这样可以方便更换不同螺距及精度的螺纹副703。
绝缘子7的与电极5采用螺纹连接，拆装也较为方便。
片层12由金属导体或非金属导电材料制成，如铜片或石墨片，通过更换不同材质的片层12，就可以提供不同的表面环境，为研究不同表面反应及提供不同电场形式提供了可能，片层12使用易于剪切的薄片状材料，如0.1mm厚，方便试验完成后通过剪切成不同大小的小片，适应不同测试设备的要求。
电极5为T型结构，所述方形透明状石英釜4与电极5接触处设有配合T型结构的凹槽，所述片层12设置在凹槽的槽底。
在方形透明状石英釜4的外表面非设置凹槽处设有用于电极5与方形透明状石英釜4密封的石墨密封垫13，方形透明状石英釜4腔壁的厚度加上石墨密封垫13的厚度和等于片层12的厚度加上凹槽深度方向的T型电极5的长度，这样既保证了内流道18不存在扰流的平台或突起，保证了内流道的平面度，并且还能起到密封的作用。
内流道18的上部为扩口段，且扩口段底部设有安装导流板16的安装台，在进口位置具有一个横截面积较大腔体，腔体内嵌多孔导流板16，增加来流的掺混，使得在试验混合气进入方形透明状石英釜4的电场部位时达到较为充分的混合。
方形透明状石英釜4前侧面开设多个用于安装压力温度传感器通讯口和取样管的小孔17。
上盖1中部设有与腔体上盖3的进气孔14连通的开口，所述的上盖1边缘和下盖10边缘设有安装盖板用的螺纹孔，此设置为提供在前后左右的位置安装遮光、电磁屏蔽、密封腔、加热腔等形式的盖板，方便不同研究内容的研究情况。
腔体上盖3内嵌在上盖1的中部，所述腔体下盖9内嵌在下盖10的中部，腔体上盖3具有沿着绝缘子6及电极5的方向移动的自由度a，使得腔体上盖3在上盖1中左右滑动，减轻方形透明状石英釜4的安装弯曲应力。同样的也适用于腔体下盖9及下盖10，减少热变形或安装过程的应力集中的现象，增加了方形透明状石英釜4的使用寿命。
腔体上盖3上设有多个进气孔14，腔体下盖9侧面开设出气孔15，方形透明状石英釜4内气体流动方向与重力方向平行，消除了在实验中重力对试验气体的影响。
取样管2可以为石英管或刚玉管，使其方便取样分析，方形透明状石英釜4采用具有透红外紫外较强的石英材料制成，方便与光谱测试设备的联合使用。
本装置开始试验前，首先制作适合方形透明状石英釜4电极安装用凹槽大小的电极薄材料12，然后依次安装电极5、石墨密封垫13、绝缘子6，将已经装配好的绝缘子压板7的轴承704装进绝缘子6轴承内孔601中，在各装置零部件装配到位后，先不拧紧安装螺栓，首先安装各温度压力传感器通讯口以及取样管2，完成后，左右拧紧螺纹副703，调节螺纹副703使得电极5和方形透明状石英釜4之间密封，并使得腔体上盖3以及腔体下盖9位于上盖1和下盖10的安装槽的中间位置，固定取样管2后，调节升降机构11使得方形透明状石英釜4的上下密封；
安装完成后，检查装置是否漏气，在一定压力下，保持一小时内腔体内压力不降低，则认为不漏气，可以开始试验；
试验时，通入不同温度压力及流量的实验气体，通过调节电极两端的电压及形式来控制电场，通过不同位置的取样管2提取冷却后的中间产物进行测试，方形透明状石英釜4可透过红外及紫外光进行光谱原位或实时测试。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：包括由上盖(1)、连接柱(8)和下盖(10)围成的支撑框架、设置在支撑框架中部的方形透明状石英釜(4)、设置在方形透明状石英釜(4)上端的腔体上盖(3)与设置在方形透明状石英釜(4)下端的腔体下盖(9)、设置在方形透明状石英釜(4)左右两侧面相对应位置处的两个电极(5)，所述的下盖(10)压紧腔体下盖(9)、腔体上盖(3)压紧上盖(1)密封方形透明状石英釜(4)的两端，所述的方形透明状石英釜(4)内设有内流道(18)，每个所述的电极(5)与方形透明状石英釜(4)的接触处均设有一片层(12)，每个电极(5)连接一个绝缘子(6)，每个绝缘子(6)连接一个绝缘子压板(7)，两个绝缘子压板(7)将两个电极(5)分别压紧在方形透明状石英釜(4)的各自侧，两个绝缘子压板(7)均套设在上盖(1)和下盖(10)之间的连接柱(8)上，所述的腔体上盖(3)上设有进气孔(14)，所述的腔体下盖(9)上设有出气孔(15)。
2.根据权利要求1所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：所述上盖(1)和下盖(10)为等大的长方形盖，所述连接柱(8)共设置四根，且设置在上盖(1)的边角处，所述上盖(1)固定在四个连接柱(8)的顶端，四个所述连接柱(8)穿过下盖(10)设置，所述下盖(10)底部设有升降机构(11)，且所述升降机构(11)带动下盖(10)压紧腔体下盖(9)、腔体上盖(3)压紧上盖(1)实现方形透明状石英釜(4)的两端密封。
3.根据权利要求2所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：每个绝缘子压板(7)穿过相同侧的两根连接柱(8)设置，所述绝缘子压板(7)包括绝缘子外压板(701)、绝缘子内压板(702)、螺纹副(703)和轴承(704)，所述的绝缘子外压板(702)的两端开设有连接柱穿过孔(705)，所述的绝缘子外压板(701)和绝缘子内压板(702)固定连接后围合成螺纹副安装孔，螺纹副(703)包括丝母和螺杆，丝母设置在螺纹副安装孔内，螺纹副的丝杆的一端穿入螺纹副安装孔与丝母配合，另一端设置在螺纹副安装孔外与轴承(704)连接，所述的轴承(704)与绝缘子(6)上的轴承孔(601)配合。
4.根据权利要求3所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：所述片层(12)由金属导体或非金属导电材料制成，如铜片或石墨片。
5.根据权利要求4所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：所述电极(5)为T型结构，所述方形透明状石英釜(4)与电极(5)接触处设有配合T型结构的凹槽，所述片层(12)设置在凹槽的槽底。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：在方形透明状石英釜(4)的外表面非设置凹槽处设有用于电极(5)与方形透明状石英釜(4)密封的石墨密封垫(13)。
7.根据权利要求6所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：所述的内流道(18)的上部为扩口段，且扩口段底部设有安装导流板(16)的安装台。
8.根据权利要求7所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：所述方形透明状石英釜(4)前侧面开设多个用于安装压力温度传感器通讯口和取样管的小孔(17)。
9.根据权利要求8所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：所述上盖(1)中部设有与腔体上盖(3)的进气孔(14)连通的开口，所述的上盖(1)边缘和下盖(10)边缘设有安装盖板用的螺纹孔。
10.根据权利要求9所述的静电及表面催化裂解结焦的可视化试验装置，其特征在于：所述腔体上盖(3)内嵌在上盖(1)的中部，所述腔体下盖(9)内嵌在下盖(10)的中部。
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