[发明专利]一种渣膜导热热性及摩擦阻力的测定装置及方法

权利要求书

1.一种渣膜导热特性及摩擦阻力的测定方法，其特征在于，基于渣膜导热特性及摩擦阻力的测定系统，所述渣膜导热特性及摩擦阻力的测定系统包括温度采集模块(7)、计算机(8)、冷水输入管道(5)、冷水输出管道、化渣元件(3)、加热装置、均热板(2)、铜测头(4)、用于带动铜测头(4)上下移动的第一驱动装置、用于测量铜测头(4)收到的水平推拉力的测力装置、以及用于驱动铜测头(4)左右摆动的第二驱动装置；

均热板(2)位于所述加热装置上，化渣元件(3)位于所述均热板(2)上，化渣元件(3)的上部设有凹槽，铜测头(4)的下部正对所述凹槽，铜测头(4)下部的侧面沿轴向依次设有第一温度传感器及第二温度传感器，铜测头(4)上部的侧面开设有通孔，冷水输入管道(5)及冷水输出管道分别与通孔的两端相连通，化渣元件(3)的底部设有第三温度传感器，第一温度传感器的输出端、第二温度传感器的输出端及第三温度传感器的输出端均通过温度采集模块(7)与计算机(8)相连接；

包括以下步骤：

1)将经脱碳处理后的保护渣放入到化渣元件(3)上的凹槽内，再通过加热装置对所述保护渣进行加热，使保护渣完全融化为熔渣，然后再进行保温；

2)通过冷水输入管道(5)及冷水输出管道给铜测头(4)中通入冷水，同时通过驱动装置驱动铜测头(4)向下移动，使铜测头(4)的底面与熔渣上表面相接触，第一温度传感器及第二温度传感器实时采集铜测头(4)不同位置温度信息，并将所述铜测头(4)不同位置的温度信息经温度采集模块(7)转发至计算机(8)中，第三温度传感器实时采集化渣元件(3)底部的温度信息，并将所述化渣元件(3)底部的温度信息经温度采集模块(7)转发至计算机(8)中，观察第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器测量的温度值，当第一温度传感器测量的温度值、第二温度传感器测量的温度值及第三温度传感器测量的温度值稳定时，设此时第一温度传感器测量的温度值、第二温度传感器测量的温度值及第三温度传感器测量的温度值分别为T_a、T_b及T_c，计算机(8)根据所述T_a、T_b及T_c计算得保护渣的平均传热系数k及熔渣的总热阻R，实现保护渣渣膜导热热性的测定；

3)通过第二驱动装置带动铜测头(4)在左右方向上进行匀速振动，同时通过测力装置检测当前铜测头(4)受到的推拉力F，再通过当前铜测头(4)受到的推拉力F除以铜测头(4)底面的面积S，得单位面积渣膜的摩擦阻力。

2.根据权利要求1所述的渣膜导热特性及摩擦阻力的测定方法，其特征在于，还包括连杆(11)，连杆(11)的一端与铜测头(4)的顶部相连接，连杆(11)的另一端与第一驱动装置及第二驱动装置相连接。

3.根据权利要求1所述的渣膜导热特性及摩擦阻力的测定方法，其特征在于，所述冷水输入管道(5)上设有流量计(6)。

4.根据权利要求1所述的渣膜导热特性及摩擦阻力的测定方法，其特征在于，所述均热板(2)为碳化硅均热板。

5.根据权利要求1所述的渣膜导热特性及摩擦阻力的测定方法，其特征在于，所述加热装置包括电源(10)、控制柜(9)及硅碳棒(1)，电源(10)通过控制柜(9)与硅碳棒(1)相连接，均热板(2)位于硅碳棒(1)上。

6.根据权利要求1所述的渣膜导热特性及摩擦阻力的测定方法，其特征在于，所述凹槽为圆柱形结构。

7.根据权利要求6所述的渣膜导热特性及摩擦阻力的测定方法，其特征在于，凹槽的直径为60mm，凹槽的深度为6mm；

所述化渣元件(3)为直径为120mm、高为15mm的圆柱型结构。

8.根据权利要求1所述的渣膜导热特性及摩擦阻力的测定方法，其特征在于，铜测头(4)下部的侧面开设有两个插孔，第一温度传感器及第二温度传感器分别位于两个插孔内。

9.根据权利要求1所述的渣膜导热特性及摩擦阻力的测定方法，其特征在于，

铜测头(4)内第一温度传感器及第二温度传感器之间的热流密度q为：

则铜测头(4)底面的温度Tm的表达式为：

凹槽底面的温度T_S的表达式为：

则保护渣的平均传热系数k为：

保护渣渣膜总热阻的R为：

其中，k_Cu为铜测头(4)的导热系数，k_p为化渣元件(3)的导热系数，d_ab为第一温度传感器与第二温度传感器的垂直距离，ds为固态渣膜厚度，dl为液态渣膜厚度，dp为化渣元件(3)的厚度。