[实用新型]快速焓探针测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于热等离子体焓值和温度测量技术领域，具体涉及一种快速焓探针测量装置。

技术背景

热等离子体温度在几千到几万度，所以用直接的测量手段，如电偶等，几乎不可能实现对热等离子体的温度诊断。用光谱测量简单方便，但是造价又太高，为了实现对热等离子体的温度的经济实用可靠的测量，焓探针技术在二十世纪六十年代应运而生并不断发展。

传统焓探针测量系统采用质量流量计测量样品气体的流量，这种方法的缺点是强烈依赖于等离子体工作气体的组分以及在测量时必须等到焓探头内样品气体流动达到稳定状态，因此对一个点的测量所需要的时间较长。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种测量速度快、测量精度高、设备结构简单的焓探针测量装置。

本实用新型提出的焓探针测量装置由焓探针系统、冷却水系统、储气罐系统、电路控制及数据采集分析系统等四部分组成。

一、焓探针系统：如附图2所示，由热电偶6、7，压力传感器8，焓探针9组成。焓探针的结构示意图如附图1所示，它包括一个等离子体炬1，从等离子体炬中喷出的等离子体火焰2，一个焓探头3，焓探头3是由三根同轴的紫铜管嵌套而成，用化学腐蚀的方法把最内层紫铜管的外表面和次内层紫铜管的外表面腐蚀成圆点状突出铜点均匀交错分布状，从而实现稳定支撑三根紫铜管之间距离的目的，各层紫铜管之间的距离控制在0.15-0.25mm。最内层的铜管用于抽取一定量的样品气体即热等离子体火焰，次内层与最外层铜管之间的空隙用于冷却水循环以保护焓探针探头不被高温熔化。在焓探头3的根部设有焓探针冷却水进口4和冷却水出口5，并分别设有热电偶6和另一热电偶7，热电偶6用于测量冷却水出水温度，另一热电偶7用于测量样品气体与冷却水热交换后的温度即尾气温度。上述这些温度数据都被电控柜21里的AD采集传送到计算机22内保存分析。

二、冷却水系统：如附图2所示，由称重容器10、称重传感器11、直通阀12和13、高压水泵14组成。高压水泵14通过管道与焓探针3的冷却水进口4连通，称重容器10通过管道与焓探针3的冷却水出口连通，直通阀12设置于该连接管道中；称重传感器11设置于称重容器10下面，称重容器10另一侧设置另一直通阀12。在高压水泵14用于提供高流速的冷却水在探针中循环，高压水泵14把冷却水通过冷却水进口4压入焓探针内，冷却水从冷却水出口5流出，通过直通阀12进入称重容器10，控制直通阀13的开关，可以测量在时间t(t可通过软件调节，一般取10-20秒)内进入称重容器10的冷却水质量，即冷却水流速。

三、储气罐系统：如附图2所示，由储气罐18、安装在储气罐18上的压力传感器16和热电偶17、与储气罐18相连接的直通阀19和真空泵20组成。储气罐18上部通过真空阀15与焓探针9连接。真空泵20把储气罐18抽成一定的真空度(0.2-0.6个大气压)，使储气罐18中的气压与等离子体火焰2气压形成压差。关闭直通阀19，打开直通阀15，就可以抽取样品气体。压力传感器16和热电偶17测量储气罐抽取样品气体前后的压强和温度。

四、电路控制及数据采集分析系统：如图2所示，由电控柜21和计算机22组成。电控柜21控制各直通阀的开关及高压水泵14和真空泵20的工作，计算机22采集和分析各热电偶、压力变送器及称重传感器的数据，并计算出样品气体的焓值和温度即被测量点处的热等离子体温度。

本焓探针测量装置测量速度快，可在数秒钟内实现对等离子炬一个点的焓值和温度的测量。

附图说明

图1为焓探针结构示意图；

图2为快速焓探针测量装置图；

图中标号：1为等离子体炬，2为等离子体炬喷出的火焰，3为焓探针的探头，4为焓探针冷却水进水口，5为焓探针冷却水出水口，6为热电偶，7为另一热电偶，8为测量尾气压强的压力传感器，9为焓探针，10为称重容器，11为称重传感器，12为直通阀，13为另一直通阀，14为高压水泵，15为第三直通阀，16为压力传感器，17为第三热电偶，18为储气罐，19为第四直通阀，20为机械真空泵，21为电控柜，22为装有数据采集分析软件的计算机。

具体实施方式