CN112730504A - 高温热解试验舱系统及高温热解试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高温热解试验技术领域，尤其涉及一种高温热解试验舱系统及高温热解试验方法。包括热解炉装置和抽真空装置，热解炉装置通过导气管连接有试验工作舱装置，热解炉装置和试验工作舱装置上分别设有控制系统，试验工作舱装置内设有加热装置，热解炉装置和试验工作舱装置分别通过管路连接有净化装置，抽真空装置通过管路依次与试验工作舱装置和热解炉装置相连接，加热装置、净化装置和抽真空装置分别与试验工作舱装置上的控制系统电连接。本发明结构简单紧凑，使用简单、方便，通用适用性强，能够灵活适用各种类型材料的测试试验；该系统环保、节能，测试试验过程可将污染物全部消除；保证了真空环境试验、更贴合工况环境试验，避免了二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及高温热解试验技术领域，尤其涉及一种高温热解试验舱系统及高温热解试验方法。
背景技术
高温热解技术是近些年研究开发的一项新技术；不同高温环境下的材料或器件会散发出危害人类健康的物质，这一问题正日益受到业内人士和全社会的关注，发达国家也在投入大量的人力和物力进行研究；目前，高温热解试验研究主要侧重的是提高温度、密封性和容量方面，导致结构复杂不易操作，且并未考虑真空环境试验、如何更贴合工况环境试验条件和废气净化问题。
综上所述，现有的高温热解试验比较传统，普遍存在效率不高、适用性较差、工艺条件复杂、与工况差距较大等问题，而且还会造成二次污染；该系统更注重材料或器件在高温热解情况下的散发特性，掌握其在高温环境下的散发规律，能为特殊高温环境或燃烧情况下有害物质散发应急措施的处理提供技术支持；为了更有针对性研究材料或器件的散发规律，必须研究更适用的高温热解试验舱系统。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，从而提供一种高温热解试验舱系统及高温热解试验方法，结构简单紧凑，使用简单、方便，通用适用性强，测试试验过程可将污染物全部消除，可研究材料在高温热解情况下的散发特性，掌握材料或器件在高温环境下的散发规律，保证了真空环境试验、更贴合工况环境试验，通过净化系统避免了二次污染。
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种高温热解试验舱系统：
一种高温热解试验舱系统，包括热解炉装置和抽真空装置，热解炉装置通过导气管连接有试验工作舱装置，热解炉装置和试验工作舱装置上分别设有控制系统，试验工作舱装置内设有加热装置，热解炉装置和试验工作舱装置分别通过管路连接有净化装置，抽真空装置通过管路依次与试验工作舱装置和热解炉装置相连接，加热装置、净化装置和抽真空装置分别与试验工作舱装置上的控制系统电连接。
优选的，热解炉装置包括炉体，炉体内设有炉膛，炉膛内设有贯穿炉膛的热解试验管，炉膛内还设有加热元件，加热元件均匀地分布在热解试验管外部并且与加热元件相平行，加热元件通过热电偶与控制系统电连接，热解试验管的两端分别通过不锈钢法兰与炉体连接。
优选的，热解炉装置的两端分别设有进气口和出气口，进气口和出气口分别通过绝热塞与热解试验管连接，进气口通过管路依次连接有流量计和气瓶，出气口通过导气管与试验工作舱装置连接。
优选的，试验工作舱装置包括外舱，外舱内设有内舱，内舱上分别设有进气口和出气口，进气口通过导气管与热解炉装置连接，出气口通过管路依次与净化装置和抽真空装置连接，外舱通过舱壁与加热装置连接，外舱上设有取样口。
优选的，外舱与内舱之间设有保温层、空气夹层和温度传感器，外舱上设有设备间，外舱与设备间之间设有隔热板，内舱中设有搅拌风扇，内舱上还设有压差传感器和气瓶连接口，温度传感器、搅拌风扇和压差传感器分别与控制系统电连接。
优选的，加热装置包括风机，风机通过加热电阻连接有进风管，进风管设在外舱内，风机和热电阻分别与控制系统电连接；可以对试验工作舱装置的温度进行控制，根据散发物质的特性设定不同的工作环境，可对舱内温度在环境温度90℃的温度范围内进行调整。
优选的，净化装置包括两个净化模块，两个净化模块分别依次通过管路与试验工作舱装置、热解炉装置、流量计和气瓶相连接；净化装置分别用来对试验工作舱装置舱体的净化和热解炉装置内热解试验管的净化。
优选的，抽真空装置包括真空泵，真空泵通过管路与试验工作舱装置和热解炉装置相连接。
优选的，导气管上设有导气管伴热器；导气管伴热器的设置对导气管起到加热的作用。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种高温热解试验方法：
一种高温热解试验方法，包括如下步骤：
S1、热结材料或药品安装：
S1-1、安装热解试验管及绝热塞，在待测材料安装于热解试验管之前，可在热解试验管的一端放置不锈钢网及耐温棉，药品放入后，在另一侧同样放置耐热棉和不锈钢网，以免药品移动偏离炉内的高温加热区；
S1-2、安装热解试验管只需向上开启炉体，将热解试验管及绝热塞放入同时安装不锈钢法兰即可；
S2、试验工作舱装置抽真空：
S2-1、打开抽气电磁阀，开启真空泵，持续抽气时间5分钟；
S2-1、关闭真空泵，真空泵停止抽气将电磁阀关闭即可；
S3、试验工作舱装置温度设定：根据试验需求操作试验工作舱装置上的控制系统设定试验工作舱装置的温度；
S4、开启热解炉装置：打开电源开关，操作热解炉装置上的控制系统控制热解炉装置开始升温；
S5、开启试验：操作控制系统，（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S5-1、启动试验工作舱装置上的加热装置；
S5-2、打开第二电磁阀；
S5-3、设定热解炉装置的温度，启动热解炉装置并加热；
S5-4、设定流量计流量100ml/min，开启气瓶阀门；
S5-5、开启导气管并加热；开启搅拌风扇，试验开始；
S6、关闭热解炉装置：操作控制系统关机并关闭电源开关即可；
S7、试验结束：
S7-1、操作控制系统（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S7-2、关闭搅拌风扇；
S7-3、关闭热解炉装置上的加热元件；
S7-4、关闭气瓶供气阀门；
S7-5、关闭导气管上的导气管伴热器；
S7-6、关闭第二电磁阀；
S7-7、关闭试验工作舱装置上的加热装置即可；
S8、热解试验管吹扫净化：
S8-1、此过程需要在试验结束1小时后进行，操作控制系统，（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S8-2、打开第三电磁阀；
S8-3、打开气瓶，连接气瓶的流量计调大至500mL，经净化模块排气；
S8-4、吹扫20分钟后，关闭气瓶的阀门；关闭第三电磁阀；
S9、试验工作舱装置置换净化：
S9-1、此过程在热解试验管吹扫净化之后进行，操作控制系统，（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S9-2、打开第四电磁阀和第一电磁阀；开启真空泵，抽气10分钟；
S9-3、关闭真空泵；关闭第四电磁阀和第一电磁阀。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：
本发明试验系统结构简单紧凑，使用极为简单、方便，试验只要将待测试材料装于系统中即可开始测试试验；该试验系统通用适用性强，能够灵活适用各种类型材料的测试试验；部分工艺写入控制程序，所以工艺较为简单，工艺条件容易实现；该系统环保、节能，测试试验过程可将污染物全部消除；该系统可针对不同材料在300℃高温情况下的热解散发情况进行试验测试；通过该系统，可研究材料在高温热解情况下的散发特性，掌握材料或器件在高温环境下的散发规律，为特殊高温环境或燃烧情况下有害物质散发应急措施的处理提供技术支持；通过本发明，保证了真空环境试验、更贴合工况环境试验，通过净化系统避免了二次污染。
附图说明
图1是本发明实施例系统结构示意图；
图2是本发明实施例热解炉装置结构示意图；
图3是本发明实施例试验工作舱装置结构示意图；
图中：气瓶1；流量计2；热解炉装置3；第三电磁阀4；第二电磁阀5；导气管6；试验工作舱装置7；炉膛8；热解试验管9；不锈钢法兰10；热电偶11；第一控制系统12；外舱13；内舱14；加热装置15；第一净化模块16；第二净化模块17；抽真空装置18；搅拌风扇19；取样口20；第二控制系统21；隔热板22；保温层23；空气夹层24；第一电磁阀25；第四电磁阀26；设备间27；绝热塞28；加热原件29；第一进气口30；第一出气口31；导气管伴热器32；压差传感器33；温度传感器34；第二进气口35；第二出气口36；气瓶连接口37；风机38；加热电阻39；进风管40；炉体41。
具体实施方式
通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。
参见图1至图3所示，本发明技术方案如下：
一种高温热解试验舱系统，包括热解炉装置3和抽真空装置18，热解炉装置3通过导气管6连接有试验工作舱装置7，热解炉装置3和试验工作舱装置7上分别安装有第一控制系统12和第二控制系统21，试验工作舱装置7内安装有加热装置15，热解炉装置3和试验工作舱装置7分别通过管路连接有净化装置，抽真空装置18通过管路依次与试验工作舱装置7和热解炉装置3相连接，加热装置15、净化装置和抽真空装置18分别与试验工作舱装置7上的第一控制系统12和第二控制系统21电连接；热解炉装置3通过抽真空的方式将热解炉装置3中产生的热解气体经过导气管6导入试验工作舱装置7内；试验工艺及净化工艺均已写入第一控制系统12和第二控制系统21内，并通过自动化完成。
热解炉装置3包括炉体41，炉体41内安装有炉膛8，炉膛8使用真空成型高纯氧化铝纤维材料，炉膛8内安装有贯穿炉膛8的热解试验管9，炉膛8内还安装有加热元件29，加热元件29采用电阻丝，加热元件29均匀地分布在热解试验管9外部并且与加热元件29相平行，加热元件29通过热电偶11与第一控制系统12电连接，热电偶11采用性能稳定，长寿命的“S”型PT100热电偶，热解试验管9的两端分别通过不锈钢法兰10与炉体41连接；炉体41上安装有控制面板，控制面板配有智能温度调节仪、控制电源开关、主加热工作/停止按钮、电源和保险指示灯、电压和电流指示，第一控制系统12与控制面板相连接并且与炉膛8为一体。
热解炉装置3的两端分别安装有第一进气口30和第一出气口31，第一进气口30和第一出气口31分别通过绝热塞28与热解试验管9连接，第一进气口30通过管路依次连接有流量计2和气瓶1，第一出气口31通过导气管6与试验工作舱装置7连接。
试验工作舱装置7包括外舱13，外舱13内安装有内舱14，内舱14上分别安装有第二进气口35和第二出气口36，第二进气口35通过导气管6与热解炉装置3连接，第二出气口36通过管路依次与净化装置和抽真空装置18连接，外舱13通过舱壁与加热装置15连接，外舱13上安装有取样口20；试验工作舱装置7的舱壁面安装有3个口径为Φ6mm的取样口20，采用与进样口相同的卡套接头，便于连接采样设备；第二控制系统21与试验工作舱装置7为一体。
外舱13与内舱14之间安装有保温层23、空气夹层24和温度传感器34，外舱14上安装有设备间27，外舱13与设备间27之间安装有隔热板22，设备间27用于安装真空泵、净化模块等辅机设备，内舱14中安装有搅拌风扇19，内舱14上还安装有压差传感器33和气瓶连接口37，温度传感器34、搅拌风扇19和压差传感器33分别与第二控制系统21电连接；在试验过程中，搅拌风扇19处于一直开启状态，保证导入的热解气体能均匀分布在舱内。
加热装置15包括风机38，风机38通过加热电阻39连接有进风管40，进风管40安装在外舱13内，风机38和热电阻39分别与第二控制系统21电连接；可以对试验工作舱装置7的温度进行控制，根据散发物质的特性设定不同的工作环境，可对舱内温度在环境温度90℃的温度范围内进行调整。
净化装置包括第一净化模块16和第二净化模块17，第一净化模块16和第二净化模块17分别依次通过管路与试验工作舱装置7、热解炉装置3、流量计2和气瓶1相连接；净化装置分别用来对试验工作舱装置7舱体的净化和热解炉装置3内热解试验管9的净化；净化材料使用了两种不同的材料，可有效去除甲醛和VOC气体，并且材料本身具有耐高温的特性。
抽真空装置18包括真空泵，真空泵通过管路与试验工作舱装置7和热解炉装置3相连接。
导气管6上设有导气管伴热器32；导气管伴热器32的设置对导气管6起到加热的作用。
一种高温热解试验方法，包括如下步骤：
S1、热结材料或药品安装：
S1-1、安装热解试验管9及绝热塞28，在待测材料安装于热解试验管9之前，可在热解试验管9的一端放置不锈钢网及耐温棉，药品放入后，在另一侧同样放置耐热棉和不锈钢网，以免药品移动偏离炉内的高温加热区；
S1-2、安装热解试验管9只需向上开启炉体41，将热解试验管9及绝热塞28放入同时安装不锈钢法兰10即可；
S2、试验工作舱装置7抽真空：
S2-1、打开抽气电磁阀，开启真空泵，持续抽气时间5分钟；
S2-1、关闭真空泵，真空泵停止抽气将抽气电磁阀关闭即可；
S3、试验工作舱装置7温度设定：根据试验需求操作试验工作舱装置7上的第二控制系统21设定试验工作舱装置7的温度；
S4、开启热解炉装置3：打开电源开关，操作热解炉装置3上的第一控制系统12控制热解炉装置3开始升温；
S5、开启试验：操作第一控制系统12和第二控制系统21，（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S5-1、启动试验工作舱装置7上的加热装置15；
S5-2、打开第二电磁阀5；
S5-3、设定热解炉装置3的温度，启动热解炉装置3并加热；
S5-4、设定流量计2的流量100ml/min，开启气瓶1的阀门；
S5-5、开启导气管6并加热；开启搅拌风扇19，试验开始；
S6、关闭热解炉装置3：操作第一控制系统12关机并关闭电源开关即可；
S7、试验结束：
S7-1、操作第一控制系统12和第二控制系统21（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S7-2、关闭搅拌风扇19；
S7-3、关闭热解炉装置3上的加热元件29；
S7-4、关闭气瓶1的供气阀门；
S7-5、关闭导气管6上的导气管伴热器32；
S7-6、关闭第二电磁阀5；
S7-7、关闭试验工作舱装置7上的加热装置15即可；
S8、热解试验管9吹扫净化：
S8-1、此过程需要在试验结束1小时后进行，操作第一控制系统12和第二控制系统21，（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S8-2、打开第三电磁阀4；
S8-3、打开气瓶1，连接气瓶1的流量计2调大至500mL，经净化模块排气；
S8-4、吹扫20分钟后，关闭气瓶1的阀门；关闭第三电磁阀4；
S9、试验工作舱装置7置换净化：
S9-1、此过程在热解试验管吹扫净化之后进行，第一控制系统12和第二控制系统21，（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S9-2、打开第四电磁阀26和第一电磁阀25；开启真空泵，抽气10分钟；
S9-3、关闭真空泵；关闭第四电磁阀26和第一电磁阀25。
本发明试验系统结构简单紧凑，使用极为简单、方便，试验只要将待测试材料装于系统中即可开始测试试验；该试验系系统通用适用性强，能够灵活适用各种类型材料的测试试验；部分工艺写入控制程序，所以工艺较为简单，工艺条件容易实现；该系统环保、节能，测试试验过程可将污染物全部消除；该系统可针对不同材料在300℃高温情况下的热解散发情况进行试验测试；通过该系统，可研究材料在高温热解情况下的散发特性，掌握材料或器件在高温环境下的散发规律，为特殊高温环境或燃烧情况下有害物质散发应急措施的处理提供技术支持；通过本发明，保证了真空环境试验、更贴合工况环境试验，通过净化系统避免了二次污染。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种高温热解试验舱系统，其特征在于：包括热解炉装置和抽真空装置，热解炉装置通过导气管连接有试验工作舱装置，热解炉装置和试验工作舱装置上分别设有控制系统，试验工作舱装置内设有加热装置，热解炉装置和试验工作舱装置分别通过管路连接有净化装置，抽真空装置通过管路依次与试验工作舱装置和热解炉装置相连接，加热装置、净化装置和抽真空装置分别与试验工作舱装置上的控制系统电连接。
2.根据权利要求1所述的高温热解试验舱系统，其特征在于：热解炉装置包括炉体，炉体内设有炉膛，炉膛内设有贯穿炉膛的热解试验管，炉膛内还设有加热元件，加热元件均匀地分布在热解试验管外部并且与加热元件相平行，加热元件通过热电偶与控制系统电连接，热解试验管的两端分别通过不锈钢法兰与炉体连接。
3.根据权利要求2所述的高温热解试验舱系统，其特征在于：热解炉装置的两端分别设有进气口和出气口，进气口和出气口分别通过绝热塞与热解试验管连接，进气口通过管路依次连接有流量计和气瓶，出气口通过导气管与试验工作舱装置连接。
4.根据权利要求1所述的高温热解试验舱系统，其特征在于：试验工作舱装置包括外舱，外舱内设有内舱，内舱上分别设有进气口和出气口，进气口通过导气管与热解炉装置连接，出气口通过管路依次与净化装置和抽真空装置连接，外舱通过舱壁与加热装置连接，外舱上设有取样口。
5.根据权利要求4所述的高温热解试验舱系统，其特征在于：外舱与内舱之间设有保温层、空气夹层和温度传感器，外舱上设有设备间，外舱与设备间之间设有隔热板，内舱中设有搅拌风扇，内舱上还设有压差传感器和气瓶连接口，温度传感器、搅拌风扇和压差传感器分别与控制系统电连接。
6.根据权利要求1所述的高温热解试验舱系统，其特征在于：加热装置包括风机，风机通过加热电阻连接有进风管，进风管设在外舱内，风机和热电阻分别与控制系统电连接。
7.根据权利要求1所述的高温热解试验舱系统，其特征在于：净化装置包括两个净化模块，两个净化模块分别依次通过管路与试验工作舱装置、热解炉装置、流量计和气瓶相连接。
8.根据权利要求1所述的高温热解试验舱系统，其特征在于：抽真空装置包括真空泵，真空泵通过管路与试验工作舱装置和热解炉装置相连接。
9.根据权利要求1所述的高温热解试验舱系统，其特征在于：导气管上设有导气管伴热器。
10.一种使用权利要求1-9任一项所述的高温热解试验舱系统进行高温热解试验的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、热结材料或药品安装：
S1-1、安装热解试验管及绝热塞，在待测材料安装于热解试验管之前，可在热解试验管的一端放置不锈钢网及耐温棉，药品放入后，在另一侧同样放置耐热棉和不锈钢网，以免药品移动偏离炉内的高温加热区；
S1-2、安装热解试验管只需向上开启炉体，将热解试验管及绝热塞放入同时安装不锈钢法兰即可；
S2、试验工作舱装置抽真空：
S2-1、打开抽气电磁阀，开启真空泵，持续抽气时间5分钟；
S2-1、关闭真空泵，真空泵停止抽气将电磁阀关闭即可；
S3、试验工作舱装置温度设定：根据试验需求操作试验工作舱装置上的控制系统设定试验工作舱装置的温度；
S4、开启热解炉装置：打开电源开关，操作热解炉装置上的控制系统控制热解炉装置开始升温；
S5、开启试验：操作控制系统，（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S5-1、启动试验工作舱装置上的加热装置；
S5-2、打开第二电磁阀；
S5-3、设定热解炉装置的温度，启动热解炉装置并加热；
S5-4、设定流量计流量100ml/min，开启气瓶阀门；
S5-5、开启导气管并加热；开启搅拌风扇，试验开始；
S6、关闭热解炉装置：操作控制系统关机并关闭电源开关即可；
S7、试验结束：
S7-1、操作控制系统（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S7-2、关闭搅拌风扇；
S7-3、关闭热解炉装置上的加热元件；
S7-4、关闭气瓶供气阀门；
S7-5、关闭导气管上的导气管伴热器；
S7-6、关闭第二电磁阀；
S7-7、关闭试验工作舱装置上的加热装置即可；
S8、热解试验管吹扫净化：
S8-1、此过程需要在试验结束1小时后进行，操作控制系统，（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S8-2、打开第三电磁阀；
S8-3、打开气瓶，连接气瓶的流量计调大至500mL，经净化模块排气；
S8-4、吹扫20分钟后，关闭气瓶的阀门；关闭第三电磁阀；
S9、试验工作舱装置置换净化：
S9-1、此过程在热解试验管吹扫净化之后进行，操作控制系统，（内部程序已写入控制系统，不需要试验人员具体操作）；
S9-2、打开第四电磁阀和第一电磁阀；开启真空泵，抽气10分钟；
S9-3、关闭真空泵；关闭第四电磁阀和第一电磁阀。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| 梅坛等: "《金属材料原子光谱分析技术》", 28 February 2019, pages: 49 * |
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