一种用于爆轰管道的加热方法

1.本发明属于加热系统技术领域，具体涉及一种用于爆轰管道的加热方法。


背景技术：

2.爆轰管道是通过点燃气相可燃混合物进行燃烧加速达到稳定爆轰速度(c
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j爆速)的实验装置，在气体爆轰研究领域使用尤为广泛。近年来，不少国内外学者开展了液态燃料在爆轰管道中的爆轰实验研究。为了使液态燃料均匀的分布在管道空间中且与氧化剂充分混合，需要通过加热管道间接加热的方式使燃料在管道中蒸发至均质气相状态。在此过程中，管道加热的均匀性、安全性就尤为重要。传统的管道加热方法大多为金属加热带加热法，将加热带分一段或多段形式缠绕或粘贴在管道上起到加热作用。中国专利cn110750121a介绍了一种用于激波管加热的超温自动断电可控温加热系统，该装置通过设置超温断电系统，在激波管加热的安全性上有一定突破，但整个系统设备繁多，操作较复杂。经验所得，传统管道加热方式有以下弊端：首先，加热带是利用金属导热加热管道，其加热时间长，效率低；其次，加热不均匀，容易造成较大的实验误差；再者，当管道体积较大时，所需加热带数量增加，实验过程较繁琐，成本也随之增加。以往加热技术的局限性对液态燃料爆轰试验研究的开展有一定约束。基于上述问题，本发明针对管道加热方式、加热效率、均匀性的改善提出了新的方案。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种用于爆轰管道的加热方法，利用电极加热和电热带相结合的方式，实现爆轰管道的快速、高效、均衡加热，解决了传统电加热带加热法的繁琐、加热不均、加热慢等问题。除此之外，采用低电压高电流加热电源并且配置温度控制系统，保证加热效率的同时大大提升了爆轰管道加热的安全性。
4.本发明的目的是这样实现的：一种用于爆轰管道的加热方法，其加热系统包括电极加热和金属加热带加热机制、温度采集系统、温度控制系统，具体包括加热电极、降压器、恒压源、金属加热带、热电偶传感器、温度测控仪、导线等元器件。所述电极加热是通过将放电电源连接于管道两端，将电能转化为热能，其中电源输出低电压，通过连接降压器与恒压源控制；所述金属加热带位于两管道相接的法兰盘部位，连接两法兰盘侧表面；所述温度采集器包括若干个热电偶传感器和一个温度测控仪；所述热电偶传感器连接在管道温度测点接口端；所述温度测控仪附有若干传感器信号接口，输入所述热电偶传感器输出的电信号；所述温度测控仪另一端通过导线连接所述恒压源，构成所述温度控制系统。
5.其中，所述电极加热法是通过安装于爆轰管到两端正负电极放电形式加热；实现管道快速加热的同时保证其加热的均匀性。
6.其中，所述放电电源采用家用电源连接降压器与恒压源的方式，输出低电压；，其中输出电压大于等于5v且小于人体耐受电压(36v)。以保证加热效率的同时提高其加热安全性。
7.其中，所述加热带为长300mm、厚20mm的铜导线加热带，通过粘贴的方式连接在两管短的法兰盘两端。主要目的是利用铜良好的导电性与导热性，衔接两法兰端热量，防止由于螺栓导电性差异而导致两爆轰管道之间加热不均。
8.其中，所述热电偶传感器为防爆热电偶，型号为wzk
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240。
9.其中，所述温度测控仪具有若干接口，可将热电偶输出的电信号处理成温度信号，并显示不同通道的温度值，以及所有通道的平均温度。
10.其中，所述温度测控仪可提前预设所需加热温度并且可控制超温断电，当管道平均温度高于所述温度测控仪预设温度，测控仪将会出现超温提示。此时，测控仪将启动所述温度控制系统回路，控制电源停止加热；所述温度控制系统回路由温度测控仪反馈，通过连接电源系统并使电源断路的机制形成。
11.其中，所述温度控制系统工作的同时，所述温度采集系统仍持续工作并不断反馈加热温度，当管道温度由于电源断路下降至所述预设温度以下，温度测控仪将控制温度控制系统断连，从而使所述电极加热系统继续工作至预设温度。
12.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
13.(1)本发明提供了一种用于爆轰管道的加热方法，创新性的采用了电极加热与电热带加热相结合的方式，改善了以往传统的管道加热过程慢、加热不均等问题。
14.(2)本发明较传统加热方式操作更加便捷，不需要繁琐的缠绕或粘贴大面积的加热带，对于体积较大的爆轰管道的加热，其优势更加显著。
15.(3)本发明加热电源输出低电压高电流，与传统加热方式相比，从根本上保证了加热效率的同时提高了加热的安全性。除此之外，本发明还配置温度控制系统，可实现智能控温，消除了长时间加热或者无人看守、工作人员疏忽等实验情况下的安全隐患。
附图说明
16.图1为本发明加热元器件整体组装示意图；
17.图2为本发明防爆热电偶安装三维示意图；
18.图3为本发明金属加热带安装三维示意图。
19.其中附图标记含义为：1为电源，2为降压器，3为恒压源，4为防爆热电偶，5为金属加热带，6为温度测控仪，7、8为管道电极连接端，9为温度控制系统，10为两管道相接的法兰盘，11为防爆热电偶接线端。
具体实施方式
20.一种用于爆轰管道的加热方法，其加热系统包括电极加热和加热带加热机制、温度采集系统、温度控制系统9，如图1
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3所示，具体包括电源1，降压器2，恒压源3，防爆热电偶4，金属加热带5，温度测控仪6，管道电极连接端7、8，温度控制系统回路9，两管道相接的法兰盘10、防爆热电偶接线端11和导线等元器件。
21.所述电极加热是通过将放电电源1连接于管道两端的管道电极连接端7、8，将电能转化为热能，其中电源输出低电压高电流，通过连接降压器2与恒压源3控制。所述电极加热是通过安装于爆轰管两端的正负电极放电形式加热，实现管道快速加热的同时保证其加热的均匀性。所述放电电源1采用家用电源连接降压器2与恒压源3的方式，输出低电压高电
流，其中输出电压大于等于5v且小于人体耐受电压(36v)，以保证加热效率的同时提高其加热安全性。
22.所述金属加热带5位于两管道相接的法兰盘10部位，连接两法兰盘侧表面。所述加热带5为长300mm、厚20mm的铜导线加热带，通过粘贴的方式连接在两管间的法兰盘两端，主要目的是利用铜良好的导电性与导热性，衔接两法兰端热量，防止由于螺栓导电性差异而导致两爆轰管道之间加热不均。
23.所述温度采集器包括若干个防爆热电偶4，一个温度测控仪6；所述防爆热电偶4连接在管道温度测点接口端；所述温度测控仪6附有若干传感器信号接口，输入所述防爆热电偶4输出的电信号；所述温度测控仪6另一端通过导线连接所述恒压源3，构成所述温度控制系统9。所述防爆热电偶4的型号为wzk
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240。所述温度测控仪6分别将若干所述防爆热电偶4输出的电信号转化为温度信号，显示不同通道温度值，并且计算所有通道的平均温度。所述温度测控仪6可提前预设所需加热温度并且可控制超温断电，当管道平均温度高于所述温度测控仪6预设温度，测控仪将会出现超温提示。此时，测控仪将启动所述温度控制系统9回路，控制电源1停止加热；所述温度控制系统9回路由温度测控仪反馈，通过连接电源1系统并使电源1断路的机制形成。当所述温度控制系统9工作的同时，所述温度采集系统仍持续工作并不断反馈加热温度，当管道温度由于电源断路下降至所述预设温度以下，温度测控仪6将控制温度控制系统断连，从而使所述电极加热系统继续工作至预设温度。
24.在实际应用中，本发明的加热系统的元器件均由导线连接，在保证各器件均正常工作情况下，按照图示组装连接。首先，将防爆热电偶4螺纹端与管道紧密连接(参考图2)，再将其接线端11分别连接温度测控仪6的各个信号接口端(图1为简化示意图)；温度测控仪6的控制端接口通过导线接至恒压源3；降压器2与恒压源连接；恒压源3电极输出端分别连接管道电极连接端7、8；恒压源3的电流输出由开关控制，在连接过程中，开关均处于关闭状态；金属加热带通过粘贴或其它方式连接两管道相接的法兰盘10的侧表面(参考图3)，保证加热带表面与法兰盘侧边面贴合完好；在接通电源前检查电路是否连接完好，避免短路、断路等情况的发生；随之打开温度测控仪6开关，接通电源1，设置恒压源输出电压，并在温度测控仪中预设加热温度，最后打开恒压源3输出端开关，控制管道开始加热。
25.下面通过实施例进一步说明本发明。
26.实施例1
27.选用直径48mm、长度为4米的爆轰管，管道上方设有8个热电偶传感器接口。参考图1，进行加热系统的组装后，向管道内喷射一定体积的液态燃料，调设温度测控仪预设温度为100℃，设置恒压源输出电压为5v，接通电源。
28.实施例2
29.选用直径48mm、长度为4米的爆轰管。按照同样步骤组装加热系统，调设温度测控仪预设温度为100℃，提高恒压源输出电压为15v，接通电源。
30.实施例3
31.选用直径20mm，长度8m的爆轰管。调设温度测控仪预设温度为100℃，设置恒压源输出电压为15v。
32.上述三个实施例管道加热60s后，温度显示的不同通道温度汇总如表1所示：
[0033][0034]
表1单位：℃
[0035]
从本发明实施例采集的数据可以看出，该加热方法对爆轰管道的加热均匀性非常好，管道中不同部位温差极小；加热速度快，在安全电压下，对于一定体积的管道，1min左右即可加热至预设温度，可使液态燃料均匀且快速的气化。
[0036]
以上结合附图对本发明的实施过程作出了详细说明，但本发明的实施方式却不限于此。对于本领域的技术人员在不改变本发明原理以及精神内容的情况下，对本发明的实施方式进行修改、变形以及改进等均在本发明的保护范围之内。