一種用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置的製作方法
2023-05-28 07:39:31
專利名稱：一種用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於試驗設備領域，涉及一種用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，尤其適用於篦冷機上輸送的高溫水泥堆積熟料。
背景技術：
在傳統的對流和氣固換熱理論對水泥熟料的換熱分析難以揭示其內在換熱規律而無法進一步提高篦冷機熱回收率的背景下，考慮到水泥熟料具有堆積性質，將多孔質滲流換熱理論引入到熟料換熱中，有助於深入研究換熱機理。水泥堆積熟料的滲透率是一個二階張量，是多孔質滲流換熱理論中一個重要參數，確定其大小及隨溫度變化規律，將進一步優化非線性Darcy方程，得到更為準確的換熱模型。目前，科研人員對材料的滲透率也進行了充分的研究王懷義等人的混凝土滲透係數試驗裝置(專利號CN202433284U)，餘湘娟等人的淺層沙土滲透係數測量系統及測量方法(專利號CN102435540A)所涉及的實驗裝置結構簡單，均用排水法測得混凝土和淺層沙土的滲透係數，但不適用於高溫條件，且精度不高；肖文聯等人的同時測量巖石滲透係數、壓縮係數及孔隙度的裝置及方法(專利號CN102507407A)採用脈衝法測量了巖石的滲透率，快速高效，但不適用於堆積顆粒；楊志峰等人的一種測量泥炭土壤滲透係數的裝置(專利號CN201852769U)測得泥炭土壤的水平和垂直滲透係數，裝置結構簡單，但是不適用於高溫大顆粒材料的測量；李潮流等人的一種根據核磁共振T2譜確定滲透率的方法和裝置(專利號CN102253069A)得到巖心樣品的滲透率，但設備操作要求較高，且不耐高溫；張遂安等人的用於三維滲透率測定的巖樣密封結構(專利號CN102519768A)可使巖樣軸向滲透率向三維擴展，但並未提供具體方案；趙雨晴等人的粘土滲透係數測試裝置(專利號CN202421029U)在豎直方向上準確測得粘土的滲透係數，對於滲透率是張量的情況，則無法測得。以上發明和發明專利涉及的裝置都能測得相關材料的滲透率，但對於篦冷機上輸送的水泥熟料，其特點是高溫(1000°c以上)、大粒徑(釐米級)、堆積性、多孔質、滲透率為二階張量，上述裝置則不能同時滿足測試條件，無法準確測得水泥高溫熟料的滲透率。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術無法滿足測量水泥熟料滲透率的問題，提供一種用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置。本發明所採用的技術方案如下本發明包括六個風室和一個料筐,其中六個風室按上、下、左、右、前、後正六面的形式合圍在一起，圍成一個上下箱體，料筐置於箱體中間，每個風室都外接有通風管道，並在每個通風管道上安裝有球閥、渦街流量計、膜盒壓力表，在上、前風室上設有測溫喉管。在所述六個風室的內壁均粘貼有一層陶瓷纖維板；所述陶瓷纖維板的厚度為20mm ；
所述料筐的邊壁製作成密布有半顆粒形狀凸起的面；本發明的供風風源採用離心風機吹風，通過變頻器調節風速；本發明通過風室外接DHDAS-5920動態信號採集分析系統，記錄熟料溫度；所述DHDAS-5920動態信號採集分析系統的溫度探測傳感器通過測溫喉管插入到高溫熟料中。與現有技術相比，本發明的有益效果是能夠實現高溫多孔質堆積熟料滲透率張量的測量；能夠反映堆積熟料滲透率與溫度之間的關係；只需通過球閥的開關調節即可實現不同的供風方方案，操作簡便易行。
圖1是高溫多孔質堆積熟料滲透率試驗裝置的立體示意圖；圖2是高溫多孔質堆積熟料滲透率試驗裝置的主視圖；圖3是高溫多孔質堆積熟料滲透率試驗裝置的俯視圖；圖4是高溫多孔質堆積熟料滲透率試驗裝置的上下箱體示意圖；圖5是高溫多孔質堆積熟料滲透率試驗裝置的料筐示意圖。圖中，1.離心風機、2.螺栓M6X12、3.風機連接組件、4.螺栓M6X35、5.管箍、
6.氣囊管組、7.直通接頭、8.法蘭連接管、9.渦街流量計、10.焊接管架、11.入風管II1、12.出風管II1、13.出風管I1. 14.六角螺栓M10X20U5.測溫喉管、16.出風管1、17.出風管口 II1、18.出風管口 I1、19.出風管口1、20.螺母M12、21.機架、22.上下箱體、23.箱體密封法蘭、24.入風管I1、25.入風管1、26.膜盒壓力表、27.球閥、28.橡膠軟管、29.管卡、30.螺母M6、31.螺栓M6X35、32.壓力表接頭、33.上風室、34.左風室、35.前風室、36.下風室、37.右風室、38.後風室。
具體實施例方式圖1是本發明公開的一個實施例，顯示的是高溫多孔質堆積熟料滲透率試驗裝置的立體示意圖，其結構圖如圖2、3所示。本發明包括上風室33、左風室34、前風室35、下風室36、右風室37、後風室38共計六個風室和一個料筐，其中六個風室按上、下、左、右、前、後正六面的形式合圍在一起，圍成一個上下箱體22，風室間用六角螺栓14固定，料筐置於上下箱體內的中心部位，每個風室外都用箱體密封法蘭23接有通風管道，並在每個通風管道上安裝有27、渦街流量計9、膜盒壓力表26，在上風室和前風室上設有測溫喉管15。上下箱體用機架21支撐，各通風管道也採用機架支撐；所述料筐的邊壁製作成密布有半顆粒形狀凸起的面，由於加熱完的水泥熟料溫度在1000°C以上，故在六個風室的內壁用高溫耐熱膠粘貼一層厚度為20_的陶瓷纖維板以起到保溫耐火作用。本發明採用離心風機進行供風冷卻，所以將前風室35、下風室36、右風室37上連接的通風管道分別定義為入風管II 24、入風管I 25、入風管III 11，將上風室33、左風室34、後風室38上連接的通風管道分別定義為出風管I 16、出風管III 12、出風管II 13，相應的出風管口分別為出風管口 II 18、出風管口 I 19、出風管口III 17。實驗開始前，將入風管II 24、入風管I 25、入風管III 11通過直通接頭7、管箍5連接氣囊管組6，氣囊管組6通過橡膠軟管28、風機連接組件3，並採用螺栓
4、.螺栓2與離心風機I的出風口 ；用活扳手旋鬆固定上風室33的五個六角螺栓14，將出風口管II 18連同該管道上的球閥27、渦街流量計9、膜盒壓力表26、上風室33 —起向左平移至上風室33完全離開上接觸面，將料筐(為避免邊界效應的影響，料筐邊壁製作成密布有半顆粒形狀凸起的面如圖5所示)上蓋打開後放進下箱體，依靠下風室36的粘貼的陶瓷纖維板支撐並確保料筐位於六個風室所圍成的空間中心。實驗開始時，將加熱好的高溫水泥熟料傾倒於料筐內，填滿後蓋上料筐上蓋，上下箱體間填好密封條後，再將出風口管II 18連同該管道上的球閥27、渦街流量計9、膜盒壓力表26、上風室33向右平移回原位置，用活扳手將五個六角螺栓14旋緊，完全密封高溫熟料。將DHDAS-5920動態信號採集分析系統的溫度探測傳感器通過測溫喉管15插入到高溫熟料，接通電源，啟動渦街流量計9、離心風機I及溫度採集系統。調節入風管11、24、25和出風管12、13、16上的球閥27可實現「單管入風單管出風，即一維供風方案」、「雙管入風雙管出風，即二維供風方案」和「三管入風三管出風，即三維供風方案」。使用變頻器調節風機轉速，通過壓力表選擇合適的實驗風壓，在相同的時間間隔下，記錄每個管道上對應的渦街流量計9、膜盒壓力表26示數和熟料溫度。在忽略重力條件下，使用滲透率張量時，Darcy定律可以表示為:
權利要求
1.一種用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，包括六個風室和一個料筐，其特徵是:六個風室按上、下、左、右、前、後正六面的形式合圍在一起，圍成一個上下箱體，料筐置於箱體中間，每個風室都外接有通風管道，並在每個通風管道上安裝有球閥、渦街流量計、膜盒壓力表，在上、前風室上設有測溫喉管。
2.根據權利要求1所述的用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，其特徵是:在所述六個風室的內壁均粘貼有一層陶瓷纖維板。
3.根據權利要求2所述的用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，其特徵是:所述陶瓷纖維板的厚度為20mm。
4.根據權利要求1所述的用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，其特徵是:所述料筐的邊壁製作成密布有半顆粒形狀凸起的面。
5.根據權利要求1所述的用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，其特徵是:其供風風源採用離心風機吹風，通過變頻器調節風速。
6.根據權利要求5所述的用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，其特徵是:調節通風管道的球閥，實現一維、二維或三維的供風方案。
7.根據權利要求1所述的用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，其特徵是:通過風室外接DHDAS-5920動態信號採集分析系統，記錄熟料溫度。
8.根據權利要 求7所述的用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，其特徵是:所述DHDAS-5920動態信號採集分析系統的溫度探測傳感器通過測溫喉管插入到高溫熟料中。
全文摘要
本發明涉及一種用於測量高溫多孔質堆積熟料滲透率的試驗裝置，包括六個風室和一個料筐，其特徵是六個風室按上、下、左、右、前、後正六面的形式合圍在一起，圍成一個上下箱體，料筐置於箱體中間，每個風室都外接有通風管道，並在每個通風管道上安裝有球閥、渦街流量計、膜盒壓力表，在上、前風室上設有測溫喉管。其優點是能夠實現高溫多孔質堆積熟料滲透率張量的測量；能夠反映堆積熟料滲透率與溫度之間的關係；只需通過球閥的開關調節即可實現不同的供風方方案，操作簡便易行。尤其適用於測量具有高溫(1000℃以上)、大粒徑(釐米級)、堆積性、多孔質、滲透率是二階張量等特點的高溫堆積熟料的滲透率。
文檔編號G01N15/08GK103076269SQ201310008950
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者聞巖, 荊彤, 嶽海龍, 劉彬 申請人:燕山大學