CN203299283U - 一种测定高温熔盐电导率的装置 - Google Patents

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黄有国
陈家荣
王红强
李庆余
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Abstract

本实用新型公开了一种测定高温熔盐电导率的装置，包括测量系统、升降系统和与升降系统连接的位移传感器，所述的测量系统包括一石墨坩埚、BN管以及热电偶，测量电极经过BN管伸入至熔盐中；所述的升降系统包括滑动配合的外套筒和内套筒以及一不锈钢棒，在外套筒的顶端设有第一电木，其上设有导电圆盘；所述不锈钢棒的一端与测量系统中的测量电极连接，其另一端固定于导电圆盘上方的第二电木中，该第二电木设于承载圆盘中；在内套筒上设有控制测量电极上、下移动的夹具；所述位移传感器的探头固定于升降系统中的承载圆盘上。本实用新型所述装置结构简单，可快速测定高温熔盐的电导率，且测量精度高。

Description

一种测定高温熔盐电导率的装置
技术领域
本实用新型涉及一种测量电导率的装置，具体涉及一种测定高温熔盐电导率的装置。
背景技术
电导率是熔盐的重要物理性质之一，高温熔盐的电导率相对于常温液体的测量较难。二十世纪九十年代，Peterson提出了一种名为连续改变电导池常数法（Continuously Varying Cell Constant，简称CVCC法）的新型熔融铝电解质电导率的测定方法，CVCC法绕开了交流阻抗谱法深奥的电化学原理，而且也比电桥法更精确，可以满足一般科研实验的精度要求。高炳亮等公开了一种按CVCC法测定高温熔盐电导率的装置(东北大学学报，2010年5月，第31卷第5期)，该装置如图1所示，具体包括可升降高温电阻炉1、刚玉坩埚2、刚玉管3、热电偶4、电位差计5、LDR测试仪6、铂电极7、不锈钢棒8、热压BN盖9和铁坩锅10。但该装置测定过程中需要整体移动下方的电阻炉和石墨坩埚，操作要求高，增加了测定的难度，并且测量移动的精度不高，从而导致测量精度不高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种测定高温熔盐电导率的装置。该装置结构简单，可快速测定高温熔盐的电导率，且测量精度高。
本实用新型所述的测定高温熔盐电导率的装置，包括测量系统、升降系统和与升降系统连接的位移传感器，其中：
所述的测量系统包括一具有密封盖的石墨坩埚和设置在石墨坩埚外壁上的热电偶，BN管穿过石墨坩埚的密封盖伸入熔盐中，测量电极经过BN管伸入至熔盐中；在密封盖上还开设有加料口，该加料口上设有密封塞；
所述的升降系统包括滑动配合的外套筒和内套筒以及一不锈钢棒，在外套筒的顶端设有第一电木，该第一电木上设有导电圆盘；所述不锈钢棒的一端穿过导电圆盘和第一电木伸入外套筒和内套筒内并伸出内套筒与测量系统中的测量电极连接，其另一端固定于位于导电圆盘上方的第二电木中，该第二电木设于承载圆盘中；在内套筒上设有控制测量电极上、下移动的夹具，该夹具包括固定于内套筒中下部外周上的夹套、分别设置在该夹套和外套筒外周上的凸耳，以及连接两个凸耳的调节螺杆并调节两者相对距离的调节螺杆；
所述位移传感器的探头固定于升降系统中的承载圆盘上。
通常情况下，上述装置还包括一测试系统，该测试系统的探头分别与所述的导电圆盘和石墨坩埚连接。所述的测试系统优选为IM6或IM6EX型德国Zahner电化学工作站等其它电化学工作站。
上述技术方案中，所述的测量电极通常是铂电极。
上述技术方案中，所述不锈钢棒与导电圆盘之间最好是使两者不能相对移动的固定连接。
上述技术方案中，所述第一电木与外套筒之间、第二电木与承载圆盘之间通常采用螺纹连接，所述第一电木与导电圆盘之间通常为固定连接。
上述技术方案中，通常是在石墨坩埚的外壁上设置一个热电偶套管，将所述的热电偶置于该热电偶套管中。
本申请中，所述的热电偶优选为S型铂铑热电偶。
与现有技术相比，本实用新型通过加设位移传感器，配合升降系统精确测算出测量电极发生的微小位移，再由电化学工作站准确测算出测量电极位移发生变化后熔盐电阻的变化，通过连续多次的测算记录出多组数据并作出测量电极平面与石墨坩埚之间的距离与电阻的关系曲线并得到曲线斜率，在测量电极平面面积已知的情况下，通过公式R=ρL/S(R表示熔盐的电阻，ρ表示熔盐的电阻率，L表示铂电极与石墨电极之间的距离，S表示铂电极（测量电极）的表面积）可快速计算出特定温度条件下熔盐的电阻率ρ值，而且测量电极移动的距离更加精确，使得电导率的测量更精确。
附图说明
图1为现有技术中测定高温熔盐电导率的装置的结构示意图；
图2为本实用新型一种实施方式的结构示意图；
图中标号为：
1可升降高温电阻炉；2刚玉坩埚；3刚玉管；4热电偶；5电位差计；6LDR测试仪；7铂电极；8不锈钢棒；9热压BN盖；10铁坩锅；11位移传感器；12承载圆盘；13第二电木；14第一电木；15外套筒；16内套筒；17夹具；17-1夹套；17-2凸耳；17-3调节螺杆；18密封塞；19热电偶套管；20石墨坩埚；21密封盖；22BN管；23导电圆盘；24IM6型德国Zahner电化学工作站。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型所述的测定高温熔盐电导率的装置，包括测量系统、测试系统、升降系统和与升降系统连接的位移传感器11，其中：
所述的测量系统包括一个具有密封盖21的石墨坩埚20，以及设置在石墨坩埚20的外壁上的热电偶套管19中的热电偶；在石墨坩埚20的密封盖21上开设有两个通孔，其中一个为加料口，用于将原料的倒入，在该加料口上设置有密封塞18，该密封塞18具体由石墨材质制成；另一个供BN管22穿过并伸入精密仪器盐中，一测量电极经过BN管22上端进入、从BN管22下端穿出并伸入至熔盐中，实现测量电极与熔盐的连接；所述整个测量系统置于可升降高温电阻炉1中；
所述的升降系统包括滑动配合的外套筒15和内套筒16以及一不锈钢棒8，所述的内套筒16套接于外套筒15内，在外套筒15的顶端螺纹连接有第一电木14，该第一电木14上粘接固定有导电圆盘23；所述的不锈钢棒8的一端穿过导电圆盘23和第一电木14伸入外套筒15和内套筒16内并伸出内套筒16与测量系统中的测量电极连接，其另一端螺纹连接位于导电圆盘23上方的第二电木13中，该第二电木13螺纹连接承载圆盘12中，此时所述的导电圆盘23与不锈钢棒8之间为固定连接，两者不能相对移动；在内套筒16上设有控制测量电极上、下移动的夹具17，该夹具17包括固定于内套筒16中下部外周上的夹套17-1，在该夹套17-1和外套筒15外周上各设有一个凸耳17-2，所述的两个凸耳17-2设置于同一纵向垂直面上，且其上均开设有一带内螺纹的通孔，一调节螺杆17-3依次穿过两个凸耳17-2上的通孔从而将两个凸耳17-2连接在一起；
所述位移传感器11的探头直接与升降系统中的承载圆盘12相接触，并固定于该承载圆盘12上；
所述的测试系统为IM6型德国Zahner电化学工作站24(Zahner公司)，该测试系统的两根导线分别与所述的导电圆盘23和石墨坩埚20连接。
上述实施方式中，所述的测量电极为铂电极7。
具体工作时，将氯化钾粉末加入到石墨坩埚20中，并将IM6型德国Zahner电化学工作站24的两根分别连接导电圆盘23和石墨坩埚20，然后将整个石墨坩埚20及其上的热电偶置于电阻炉中，启动电化学工作站24对电路电阻进行测定，开启位移传感器11，把熔盐温度设定在某一温度，调节夹具17上的调节螺杆17-3使外套筒15相对于内套筒16向远离内套筒16的方向移动，从而带动铂电极7发生的微小位移记录在位移传感器11上，再由电化学工作站24准确测算出测量电极位移发生变化后熔盐电阻的变化，通过连续多次的测算记录出多组数据并作出测量电极平面与石墨坩埚20之间的距离与电阻的关系曲线并得到曲线斜率，在测量电极平面面积已知的情况下，通过公式R=ρL/S（R表示熔盐的电阻，ρ表示熔盐的电阻率，L表示铂电极7与石墨电极之间的距离，S表示铂电极7（测量电极）的表面积）。可快速计算出特定温度条件下熔盐的电阻率ρ值，从而得到熔盐电导率1/ρ。

Claims (7)

1.一种测定高温熔盐电导率的装置，包括测量系统、升降系统和与升降系统连接的位移传感器(11)，其特征在于：
所述的测量系统包括一具有密封盖(21)的石墨坩埚(20)和设置在石墨坩埚(20)外壁上的热电偶，BN管(22)穿过石墨坩埚(20)的密封盖(21)伸入熔盐中，测量电极经过BN管(22)伸入至熔盐中；在密封盖(21)上还开设有加料口，该加料口上设有密封塞(18)；
所述的升降系统包括滑动配合的外套筒(15)和内套筒(16)以及一不锈钢棒(8)，在外套筒(15)的顶端设有第一电木(14)，该第一电木(14)上设有导电圆盘(23)；所述不锈钢棒(8)的一端穿过导电圆盘(23)和第一电木(14)伸入外套筒(15)和内套筒(16)内并伸出内套筒(16)与测量系统中的测量电极连接，其另一端固定于位于导电圆盘(23)上方的第二电木(13)中，该第二电木(13)设于承载圆盘(12)中；在内套筒(16)上设有控制测量电极上、下移动的夹具(17)，该夹具(17)包括固定于内套筒(16)中下部外周上的夹套(17-1)、分别设置在该夹套(17-1)和外套筒(15)外周上的凸耳(17-2)，以及连接两个凸耳(17-2)的调节螺杆(17-3)并调节两者相对距离的调节螺杆(17-3)；
所述位移传感器(11)的探头固定于升降系统中的承载圆盘(12)上。
2.根据权利要求1所述的测定高温熔盐电导率的装置，其特征在于：该装置还包括一测试系统，该测试系统的探头分别与所述的导电圆盘(23)和石墨坩埚(20)连接。
3.根据权利要求2所述的测定高温熔盐电导率的装置，其特征在于：所述的测试系统为IM6或IM6EX型德国Zahner电化学工作站(24)。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的测定高温熔盐电导率的装置，其特征在于：所述的测量电极为铂电极(7)。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的测定高温熔盐电导率的装置，其特征在于：所述不锈钢棒(8)与导电圆盘(23)之间为固定连接。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的测定高温熔盐电导率的装置，其特征在于：在石墨坩埚(20)的外壁上设有一热电偶套管(19)，所述的热电偶置于该热电偶套管(19)中。
7.根据权利要求6中任一项所述的测定高温熔盐电导率的装置，其特征在于：所述的热电偶为S型铂铑热电偶。
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