辐射管烧嘴实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种辐射管烧嘴实验装置，包括中空的箱体状炉体和设置于炉体内的冷却水管，所述炉体沿长度方向的一侧开设有辐射管安装孔和热电偶安装孔，所述热电偶安装孔内设有热电偶，所述炉体的内壁紧贴设置有隔热内衬，多个相互平行的所述冷却水管沿竖直方向设置于炉体的炉膛中，所述冷却水管的上端和下端分别伸出炉体外，所述炉体顶部设置有与冷却水管上端相连的出水管，所述出水管上设置有出水调节阀，所述炉体的底部设置有与冷却水管下端相连的进水管，所述进水管上设置有进水调节阀和流量计。本实用新型具有能量化实验参数、准确性高、重现性强且结构简单、操作简便、移动方便的有益效果。
【专利说明】辐射管烧嘴实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钢材加工领域，具体是一种辐射管烧嘴实验装置。
【背景技术】
[0002]目前，在冶金行业中，辐射管烧嘴是一种常用的间接加热装置，也是带钢连续退火炉、辊底式炉等保护气氛热处理炉的核心部件。辐射管燃烧的性能优劣，关系到炉膛内能否将带钢快速连续地加热到退火温度以及能否保证带钢均匀加热。
[0003]由于辐射管内燃烧过程是湍流、化学反应、扩散、传热等多物理场的复杂耦合，其难以用数值模拟手段开发，辐射管烧嘴的研发主要以试验为主，此外，大多数情况下辐射管烧嘴的生产制造都是根据实际情况进行设计生产的，属于非标准件，因此，烧嘴在出厂交付给用户之前也要进行功率、辐射管温度均匀性及P-V曲线等性能测试试验，而辐射管烧嘴测试炉就是进行相关燃烧试验研究的关键设备。目前由于对实验装置缺乏足够的重视，各厂家使用的辐射管实验装置一般都是钢板、型钢焊接而成、内壁安装耐火材料的简易保温装置，炉墙上开有窥视孔和热电偶引出孔，炉膛内装有测量炉温的热电偶。但是由于这些实验炉一般没有设置冷却装置，在一定的煤气流量情况下，实验装置炉温难以稳定，实验难以获得精确的性能参数。为此，专利“辐射管燃烧装置测试炉”CN201867058U公开了一种辐射管燃烧器测试装置，该装置由附设耐火材料的炉顶、端墙、侧墙和炉底围设而成，炉膛内安装有与辐射管相接触的冷却水管来模拟热负荷，并采用控制冷却水管的插入深度来调整冷却水从炉内带走的热量。但是这种设计会带来两个问题:第一，在不同的煤气流量情况下，调整冷却水管的位置影响了实验炉内的辐射角系数，这在一定程度上影响了辐射管的表面温度分布，此外由于冷却水无量化参数，试验重现性不高，影响了试验系统的精确性；第二，由于钢制水管本体和水管内的冷却水重量大，难以手动操作。专利“一种用于实验炉模拟物料加热的水冷装置” CN201436542U公开了一种用于实验炉模拟物料加热的水冷装置，其冷却水管采用推拉结构设计，也存在上述专利的问题，仅适用于物料加热实验，并不适用于辐射管燃烧器实验。
[0004]此外，现有的辐射管试验装置通常直接放置在车间地坪上，当更换不同型号的辐射管和烧嘴时，原有的空气、煤气及烟气管道与新的辐射管烧嘴对接安装困难。即，当采用钢管硬连接时，一旦管道和测试装置首次连接后，当需要更换不同型号的辐射管或烧嘴时，由于管道无法自由移动且测试装置自重大难以通过天车精确改变位置，空、煤气管道接口法兰和固定在测试装置上的新辐射管或烧嘴置接口法兰难以对接，这就需要重新切割、焊接管路以和辐射管或烧嘴连接，安装繁琐；当采用金属软管软连接时，由于金属软管最高使用温度为500°C，虽然空气和煤气管道可以使用金属软管连接，但辐射管排烟温度一般都在5000C以上，排烟管道无法使用金属软管连接。
[0005]综上所述，现有技术存在以下问题:
[0006]1、现有技术采用控制冷却水管的插入炉膛深度来调整热负荷，但是由于钢制水管本体和水管内的冷却水重量大，难以手动操作。
[0007]2、现有的水冷装置无量化参数，且由于水管长度在炉内的的变化影响了炉内的辐射传热角系数，试验重现性不高，影响了试验系统的精确性。
[0008]3、装置移动较为不便。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的是为了解决上述【背景技术】存在的不足，提出一种能量化实验参数、准确性高、重现性强且结构简单、操作简便、移动方便的辐射管烧嘴实验装置。
[0010]为了实现以上目的，本实用新型提供的一种辐射管烧嘴实验装置，包括中空的箱体状炉体和设置于炉体内的冷却水管，所述炉体沿长度方向的一侧开设有辐射管安装孔和热电偶安装孔，所述热电偶安装孔内设有热电偶，其特征在于:所述炉体的内壁紧贴设置有隔热内衬，多个相互平行的所述冷却水管沿竖直方向设置于炉体的炉膛中，所述冷却水管的上端和下端分别伸出炉体外，所述炉体顶部设置有与冷却水管上端相连的出水管，所述出水管上设置有出水调节阀，所述炉体的底部设置有与冷却水管下端相连的进水管，所述进水管上设置有进水调节阀和流量计。
[0011]作为优选方案，所述冷却水管的上端的正下方设置有顶部开口的出水集水器，所述出水管与出水集水器相连。出水集水器起到缓冲水流的作用，在调节出水调节阀时，保证冷却水管内的水流流速匀速变化。
[0012]进一步地，所述炉体的底部设置有与冷却水管的下端相连的进水集水器，所述进水管与进水集水器相连。进水集水器起到缓冲水流的作用，在调节进水调节阀时，保证冷却水管内的水流流速匀速变化。
[0013]更进一步地，所述炉体与辐射管安装孔对立的内壁上设置有辐射管托架。辐射管托架起到固定辐射管的作用。
[0014]再进一步地，所述炉体的底部设置有滑轮机构。
[0015]本辐射管烧嘴实验装置通过进水调节阀和出水调节阀调节冷却水管内的水流流速，并通过流量计量化冷却水管内的水流参数，提高了整个实验装置的精确性，并能根据量化参数重现实验。同时使用调节流速的方式取代现有技术中调节冷却水管伸入炉体内长度的方式来调节炉内温度，更精确操作也更简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构图；
[0017]图2为本实用新型的使用状态图；
[0018]图3为图1的侧视图；
[0019]图中:炉体1、隔热内衬2、冷却水管3、辐射管4、滑轮机构5、进水集水器6、进水管7、流量计8、进水调节阀9、烧嘴1、换热器11、出水管12、出水调节阀13、出水集水器14、辐射管托架15、辐射管安装孔16、热电偶安装孔17。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0021]如图1至图3所示的一种辐射管烧嘴实验装置，包括中空的箱体状炉体I和设置于炉体I内的冷却水管3，所述炉体I沿长度方向的一侧开设有辐射管安装孔16和热电偶安装孔17，所述热电偶安装孔17内设有热电偶，所述炉体I与辐射管安装孔16对立的内壁上设置有辐射管托架15。辐射管托架15起到固定辐射管4的作用。所述炉体I的内壁紧贴设置有隔热内衬2，多个相互平行的所述冷却水管3沿竖直方向设置于炉体I的炉膛中，所述冷却水管3的上端和下端分别伸出炉体I外，所述冷却水管3的上端的正下方设置有顶部开口的出水集水器14，出水管12与出水集水器14相连，所述出水管12与出水集水器14相连，出水管12上设置有出水调节阀13 ;所述炉体I的底部设置有与冷却水管3的下端相连的进水集水器6，所述进水管7与进水集水器6相连，进水管7上设置有进水调节阀9和流量计8。
[0022]本辐射管烧嘴实验装置的工作过程为:
[0023]I)将辐射管4从辐射管安装孔16装入到炉膛内，辐射管4的头部放置在辐射管托架15上，辐射管4通过螺栓固定到炉壳上，将烧嘴10和换热器11安装到辐射管4上，再将空气、煤气、烟气管道和烧嘴10、换热器11通过螺栓连接固定。
[0024]2)打开进水调节阀9和出水调节阀13，往冷却水管3内通入冷却水，分别往烧嘴10内通入空气和煤气点火燃烧。
[0025]3)当炉温达到实验温度时，调整进水调节阀9的开度，控制冷却水流量使炉温达到稳定状态，记录冷却水、空气、煤气的流量、压力、温度及辐射管4温度、烟气成分等热工参数。
[0026]4)停止供给煤气，烧嘴10熄灭，关闭进水调节阀9和出水调节阀13，实验完毕。
[0027]相较于现有技术，本辐射管烧嘴实验装置的优势在于:
[0028]I)冷却水管3固定在炉膛内，不影响炉内辐射传热角系数，能够测量辐射管4烧嘴10热工性能参数，准确性高、重现性强。
[0029]2)炉膛内冷却水管3呈垂直布置，冷却水自下而上方向流动，可以保证冷却水管3内冷却水的充满度，不会产生水平布置方式可能出现的冷却水充满度不够而导致冷却水汽化带来的危险。
[0030]3)冷却水管3的排水端(即上端)不固定，不会由于炉膛内高温引起的热膨胀造成损坏。
[0031 ] 4)隔热内衬2可隔绝辐射管4散发的热量逸散，保证炉膛内的温度变化稳定，记录的实验参数准确可靠。
[0032]4)炉体I的底部设置有滑轮机构5，移动方便。
[0033]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型结构做任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种辐射管烧嘴实验装置，包括中空的箱体状炉体(I)和设置于炉体(I)内的冷却水管(3)，所述炉体(I)沿长度方向的一侧开设有辐射管安装孔(16)和热电偶安装孔(17)，所述热电偶安装孔(17)内设有热电偶，其特征在于:所述炉体(I)的内壁紧贴设置有隔热内衬(2)，多个相互平行的所述冷却水管(3)沿竖直方向设置于炉体(I)的炉膛中，所述冷却水管(3)的上端和下端分别伸出炉体(I)外，所述炉体(I)顶部设置有与冷却水管(3)上端相连的出水管(12)，所述出水管(12)上设置有出水调节阀(13)，所述炉体(I)的底部设置有与冷却水管(3)下端相连的进水管(7)，所述进水管(7)上设置有进水调节阀(9)和流量计(8)。
2.根据权利要求1所述的辐射管烧嘴实验装置，其特征在于:所述冷却水管(3)的上端的正下方设置有顶部开口的出水集水器(14)，所述出水管(12)与出水集水器(14)相连。
3.根据权利要求1所述的辐射管烧嘴实验装置，其特征在于:所述炉体(I)的底部设置有与冷却水管(3)的下端相连的进水集水器￠)，所述进水管(7)与进水集水器(6)相连。
4.根据权利要求1所述的辐射管烧嘴实验装置，其特征在于:所述炉体(I)与辐射管安装孔(16)对立的内壁上设置有辐射管托架(15)。
5.根据权利要求1所述的辐射管烧嘴实验装置，其特征在于:所述炉体(I)的底部设置有滑轮机构(5)。
【文档编号】F27D1/12GK204115475SQ201420591764
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】宋中华, 丁翠娇, 韩斌, 刘刚峰, 陈一方, 李 浩, 杨超, 夏水兵 申请人:武汉钢铁(集团)公司