1200度管式爐是一種可在高溫(最高達(dá)1200℃)下對樣品進(jìn)行加熱處理的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、化學(xué)化工、電子工業(yè)等領(lǐng)域。以下從爐體結(jié)構(gòu)、加熱系統(tǒng)、測溫與控溫系統(tǒng)、氣氛控制系統(tǒng)、爐管及密封結(jié)構(gòu)等方面詳細(xì)介紹其結(jié)構(gòu):
爐體結(jié)構(gòu)
外殼:通常由金屬板材制成,如不銹鋼或碳鋼,具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性。外殼的主要作用是保護(hù)內(nèi)部部件,同時起到隔熱和安全防護(hù)的作用。其表面一般會進(jìn)行噴漆或噴塑處理,以提高外觀質(zhì)量和防銹能力。
隔熱層:位于外殼與加熱元件之間,是管式爐實現(xiàn)高溫保溫的關(guān)鍵部分。常見的隔熱材料有氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維、陶瓷纖維等,這些材料具有低熱導(dǎo)率、高耐熱性和良好的隔熱性能,能夠有效減少熱量散失,降低能耗,并保證爐內(nèi)溫度的均勻性和穩(wěn)定性。
爐膛:是放置爐管和樣品的空間,一般由耐火材料制成,如剛玉磚、莫來石磚等。爐膛的設(shè)計要考慮到溫度分布的均勻性、加熱效率以及與爐管的匹配性等因素。
加熱系統(tǒng)
加熱元件:常用的加熱元件有電阻絲(如鐵鉻鋁絲、鎳鉻絲)、硅碳棒、硅鉬棒等。在1200度管式爐中,硅鉬棒較為常用,它具有高溫強(qiáng)度高、抗氧化性能好、使用壽命長等優(yōu)點,能夠在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。加熱元件通常均勻分布在爐膛周圍或纏繞在爐管上,以確保爐內(nèi)溫度的均勻性。
電極與接線端子:電極用于將電源引入加熱元件,一般采用耐高溫、導(dǎo)電性能好的材料制成,如石墨電極或金屬電極。接線端子則用于連接電極和外部電源線,要求具有良好的導(dǎo)電性和密封性,以防止漏電和熱量散失。
測溫與控溫系統(tǒng)
測溫元件:熱電偶是常用的測溫元件,它基于熱電效應(yīng)原理工作,能夠?qū)囟刃盘栟D(zhuǎn)換為電信號。在1200度管式爐中,常用的熱電偶類型有S型(鉑銠10 - 鉑)、B型(鉑銠30 - 鉑銠6)等,這些熱電偶具有較高的測溫精度和穩(wěn)定性,能夠在高溫環(huán)境下準(zhǔn)確測量溫度。測溫元件一般安裝在爐膛內(nèi)的關(guān)鍵位置,如爐管附近或溫度均勻性要求較高的區(qū)域。
溫控儀表:溫控儀表是管式爐的“大腦”,它接收測溫元件傳來的溫度信號,并與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較,然后根據(jù)比較結(jié)果控制加熱元件的功率輸出,以實現(xiàn)對爐內(nèi)溫度的精確控制。溫控儀表通常具有PID調(diào)節(jié)功能,能夠根據(jù)溫度變化自動調(diào)整加熱功率,使?fàn)t內(nèi)溫度快速、穩(wěn)定地達(dá)到設(shè)定值,并保持恒定。
溫度傳感器保護(hù)管:為了保護(hù)測溫元件免受爐內(nèi)氣氛和樣品的侵蝕,通常會將其安裝在溫度傳感器保護(hù)管內(nèi)。保護(hù)管一般采用耐高溫、耐腐蝕的材料制成,如剛玉管、石英管等。
氣氛控制系統(tǒng)
進(jìn)氣口與出氣口:進(jìn)氣口用于向爐內(nèi)通入所需的氣氛氣體,如氮氣、氬氣、氫氣等,以滿足不同實驗或生產(chǎn)過程的要求。出氣口則用于排出爐內(nèi)的廢氣,保持爐內(nèi)氣氛的穩(wěn)定和壓力的平衡。進(jìn)氣口和出氣口一般設(shè)置在爐體的適當(dāng)位置,并配備有閥門和流量計,以便控制氣體的流量和通斷。
氣體凈化裝置:在某些對氣氛純度要求較高的實驗中,需要在氣體進(jìn)入爐內(nèi)之前進(jìn)行凈化處理,以去除氣體中的雜質(zhì)和水分。常見的氣體凈化裝置有干燥器、過濾器、脫氧器等,它們能夠有效地提高氣體的純度,保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。
真空系統(tǒng)(可選):對于一些需要在真空環(huán)境下進(jìn)行的實驗或生產(chǎn)過程,管式爐還可以配備真空系統(tǒng)。真空系統(tǒng)一般由真空泵、真空計、真空閥門等組成,能夠?qū)t內(nèi)的空氣抽出,形成所需的真空度。
爐管及密封結(jié)構(gòu)
爐管:爐管是放置樣品的容器,一般由耐高溫、耐腐蝕的材料制成,如石英管、剛玉管、不銹鋼管等。在1200度管式爐中,石英管和剛玉管較為常用,它們具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,能夠承受高溫和氣氛的侵蝕。爐管的尺寸和形狀應(yīng)根據(jù)實驗或生產(chǎn)的要求進(jìn)行選擇,同時要考慮與爐膛和密封結(jié)構(gòu)的匹配性。
密封結(jié)構(gòu):密封結(jié)構(gòu)的作用是防止?fàn)t內(nèi)氣氛泄漏和外界空氣進(jìn)入爐內(nèi),保證爐內(nèi)氣氛的穩(wěn)定和溫度的均勻性。常見的密封方式有橡膠密封圈密封、金屬密封圈密封、真空脂密封等。對于高溫和高壓環(huán)境,通常采用金屬密封圈密封,如銅密封圈、銀密封圈等,它們具有較好的密封性能和耐高溫性能。
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