[发明专利]一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置及方法，包括称量系统、加热系统、反应器系统，称量系统由电子天平，数据采集系统，吊杆，吊篮组成。加热系统由加热炉体，升降装置，热电偶和温度控制器组成。反应器系统分为环形冷却取样管，气流喷吹三层反应器，它们通过磨砂口连接。电子天平放在装置台架的顶部，数据采集系统通过数据线与电子天平连接的计算机信号相连，吊篮由吊杆悬吊在反应器中，加热炉体安装在装置台架的升降丝杠上，环形冷却取样管由固定框固定在装置架的中上部位置，气流喷吹三层反应器置于加热炉体中心部位。本发明可以在预设的环境条件下尤其指不同风速条件下，自动测量同步获得试样的蒸发速率，测量精度高。

技术领域

本发明涉及锌液蒸发速率测量领域，特别是涉及一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置及方法。

背景技术

热镀锌产线中，带钢200从退火炉到锌锅中镀锌的过程中要经过一个区域，该区域称之为炉鼻子100，如图5所示。炉鼻子100底部沉浸在锌锅300内的锌液400中，炉鼻子区域的锌液面不断的挥发锌蒸气，锌蒸气在炉内较冷的区域凝结，随着时间延长而逐渐增大，增多，变为锌灰。由于震动，气流不稳定等因素，锌灰在自重力作用下掉落在带钢表200面，产生“锌灰”缺陷，从而影响了带钢的质量，一般连续生产一个月的带钢生产线上，炉鼻子内和锌液面上沉积的锌灰量达几十千克，炉鼻子内壁凝结太多锌灰就会被迫停机清灰。目前常用的锌灰处理方式是向炉鼻子内部喷射保护气氮气，以此抑制锌液面的蒸发，除了要控制氮气的露点外，还要严格控制氮气的喷吹流速，一方面是为了准确控制锌蒸气的蒸发扩散，另一方面也是出于节能的目的，采用最少的喷吹流速达到最优的控制效果。因此要研究锌液表面的蒸发速率和喷吹气体流速之间的关系，但在实际生产中为避免影响生产，难以在生产线上进行试验，目前也缺乏研究气体流速对锌液蒸发的影响的仪器。现有的一些蒸发试验装置是基于锌液暴露在空气中，无法排除外界因素诸如温度差、湿度差、氧化反应等一系列的干扰。故提出一套可以用于测量不同气体流速下锌液蒸发速率的装置，该装置可通过调节气体流量控制蒸发皿表面的气体流速，且试样不局限于某一种固定的材料或形态，适用范围广、试验条件可控、结果的针对性和准确性有了很大的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置，可以在所需温度、所需风速条件下，自动获得试样单位时间的蒸发速率，并且可以采集蒸发过程中的气体，对气体成分进行分析。试样的形态不限，液态或固态均可。

本发明解决问题所采用的技术方案是：提供一种多因素耦合作用下的蒸发速率测量装置，包括电子天平、环形冷却取样管、气流喷吹三层反应器、吊篮、加热炉体、装置台架、计算机、温度控制器，所述电子天平置于装置台架的顶部平台，该平台下布置有竖直的升降丝杠，所述加热炉安装在升降丝杠，且具有开口向上的加热腔，气流喷吹三层反应器置于加热腔内，气流喷吹三层反应器与加热腔之间垫有石棉布，气流喷吹三层反应器与所述平台之间设置有被固定的环形冷却取样管，所述电子天平内的重量传感器连接沿竖直向下依次穿过平台和环形冷却取样管上下端的吊杆，该吊杆另一端向气流喷吹三层反应器延伸，并悬挂用于乘放试样的吊篮，该吊杆相对平台滑动；

所述环形冷却取样管外部设置水冷套管和连通取样管内外的气体采集管，用于冷却经过环形冷却取样管的试样蒸汽，所述气流喷吹三层反应器为上端开口的筒状结构，筒壁内由外向内依次设有互相隔开的第一环形腔、第二环形腔，第一环形腔和第二环形腔在靠近筒壁下端面处连通，第一环形腔连通反应气体输入管道，该气体输入管道设有气阀和气体流量计，第二环形腔通过通孔连通至气流喷吹三层反应器的内腔，所述环形冷却取样管外周与气流喷吹三层反应器内周间隙配合，气流喷吹三层反应器可随加热炉上升套在环形冷却取样管下端，所述的计算机通过电缆线与电子天平信号连接，所述的温度控制器通过数据线与加热炉体电连接。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述气体输入管道另一端连通气体储气瓶。