一种矿用材料反应过程热量测试系统及测试方法与流程

本发明涉及矿用材料反应过程测试领域，特别是一种矿用材料反应过程热量测试系统及测试方法。

背景技术：

1、矿用材料在使用过程中会产生有毒有害副产物(气体、有机液体等)，由于反应过程中伴有发热状况，进一步导致毒害气体的扩散和传播，有产生次生危害的危险。且矿用材料反应过程中的热量还能够反映矿用材料的反应发生进程和情况，所以对矿用材料在使用过程中进行最高反应温度的监测具有十分重大的意义。

2、目前，主要采用在矿用材料反应容器内设置温度传感器或热电偶测温来实现对反应温度的监测，现有的方案由于忽略了反应过程中容器扩散到空气中的热量，散失热量较多，导致测量数据不准确。此外，本领域常规温度测量直接使用热电偶插入测温，矿用材料反应后生成的废料会污染热电偶且难以清洁，导致后续无法继续使用，增加了经济成本。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种矿用材料反应过程热量测试系统及测试方法，解决散热过多导致测量数据不准确的问题，同时有效控制了测试成本。

2、本发明公开了一种矿用材料反应过程热量测试系统，包括：室温恒温箱、plc控制器和计算机，室温恒温箱内设有注料装置、反应装置、用于检测箱体内温度的温度传感器和用于控制箱体内温度的控温装置；

3、注料装置包括：混料器及若干活塞注液机构，其中，活塞注液机构包括：用于放置未混合材料的注液管、设置于注液管内的活塞、控制活塞沿注液管轴向运动的驱动机构、胶管，胶管的两端分别与注液管的输出端、混料器的输入端相连接，胶管上设有电动截止阀；

4、混料器的输出端位于密闭的反应装置内，反应装置内还设有可调节深入位置的测温套管，测温套管内设有可拆卸的用于采集混合后矿用材料反应温度的热电偶；

5、与计算机电连接的plc控制器还与温度传感器、控温装置、驱动机构、电动截止阀、热电偶电连接。

6、进一步地，活塞注液机构中还包括电动推杆，驱动机构为步进电机，电动推杆上端与步进电机连接，电动推杆下端与活塞连接。

7、进一步地，室温恒温箱内设有两个活塞注液机构，用于向反应装置注入不同种类的未混合材料；

8、混料器为三通混料器，具有两个输入端和一个输出端。

9、进一步地，控温装置包括：加热器和散热风扇，用于控制室温恒温箱的温度维持在20℃～50℃。

10、进一步地，反应装置包括：符合测试需求规格的反应杯、反应保温罐体、固定面板、法兰盖、托盘，其中，反应杯通过法兰盖设置于反应保温罐体内，固定面板设置于法兰盖上，托盘设置于反应保温罐体外底，托板连有托举机构，用于在所连接的plc控制器的控制下，将托盘向上托举使得反应杯密封。

11、进一步地，反应装置设置于活塞注液机构的下方，混料器的输出端穿过固定面板且位于反应杯内。

12、进一步地，测温套管向下穿过固定面板，并通过可拆卸的螺丝安装于固定面板，在测温套管内的热电偶向上高出测温套管一公分；热电偶测温点处于反应杯内矿用材料反应中心。

13、进一步地，反应杯规格为1l或2l或5l。

14、本发明还公开了一种矿用材料反应过程热量测试方法，包括：

15、s1：将不同种类的未混合材料加装在对应的各注液管中；

16、s2：关闭各注液管输出端的电动截止阀，各未混合材料填充入对应注液管的输出端连接的胶管中，将各活塞装入对应的注液管后倒置注液管，开启各注液管的输出端的电动截止阀，静置预设时间，直到各胶管中的未混合材料全部流回对应的注液管内；

17、s3：推入活塞直至混料器的输出端有液体流出，完全排空空气，排空后再次关闭各电动截止阀，并擦净出液口液料；将各注液管安装入室温恒温箱内，开启电动截止阀，擦净溢出的液体，安装混料器并将混料器的输出端插入固定面板内并密封；

18、s4：反应保温罐体内原放置的反应杯，按需选定反应杯，并放置于反应保温罐体内，将安装好反应杯的反应保温罐体放入托板上的对应位置，通过托举机构控制托板抬起，使得反应杯与固定面板形成了密闭空间；

19、s5：将热电偶安装在测温套管内，且高度超出测温套管一公分；调整测温套管高度使热电偶测温点处于反应杯内材料反应中心；

20、s6：调节室温恒温箱内的环境温度达到预设的要求后，通过注料装置将未混合材料注液并混合搅拌后输出到反应杯中，完成反应过程；

21、s7：通过热电偶采集反应杯内矿用材料反应温度随时间变化曲线和最大反应温度；

22、s8：通过计算机对数据进行运算处理，得到矿用材料反应热测量结果。

23、本发明至少具有以下有益效果：

24、本发明采用可调节温度的室温恒温箱，室温恒温箱控温精度达到±0.5℃，温度检测范围达到20℃～200℃、测温精度为0.5℃，可以实时开展测试，在恒温环境下的反应温度测量时，能够降低由于与环境温度交换导致的测量误差，提高矿用材料反应热测量的精准度，能有效避免造成数据错误。

25、本发明采用热电偶外加测温套管，方便热电偶拆卸安装。因测量点位于反应材料正中心，热电偶外加测温套管因深入材料反应过程内部而成为实验耗材需更换，避免了热电偶的高消耗导致的高成本。

26、本发明的其他有益效果将在具体实施方式部分详细说明。

技术特征：

1.一种矿用材料反应过程热量测试系统，其特征在于，包括：室温恒温箱、plc控制器和计算机，室温恒温箱内设有注料装置、反应装置、用于检测箱体内温度的温度传感器和用于控制箱体内温度的控温装置；

2.根据权利要求1所述的矿用材料反应过程热量测试系统，其特征在于，活塞注液机构中还包括电动推杆，驱动机构为步进电机，电动推杆上端与步进电机连接，电动推杆下端与活塞连接。

3.根据权利要求1所述的矿用材料反应过程热量测试系统，其特征在于，室温恒温箱内设有两个活塞注液机构，用于向反应装置注入不同种类的未混合材料；

4.根据权利要求1所述的矿用材料反应过程热量测试系统，其特征在于，控温装置包括：加热器和散热风扇，用于控制室温恒温箱的温度维持在20℃～50℃。

5.根据权利要求1所述的矿用材料反应过程热量测试系统，其特征在于，反应装置包括：符合测试需求规格的反应杯、反应保温罐体、固定面板、法兰盖、托盘，其中，反应杯通过法兰盖设置于反应保温罐体内，固定面板设置于法兰盖上，托盘设置于反应保温罐体外底，托盘连有托举机构，用于在所连接的plc控制器的控制下，将托盘向上托举使得反应杯密封。

6.根据权利要求5所述的矿用材料反应过程热量测试系统，其特征在于，反应装置设置于活塞注液机构的下方，混料器的输出端穿过固定面板且位于反应杯内。

7.根据权利要求5所述的矿用材料反应过程热量测试系统，其特征在于，测温套管向下穿过固定面板，并通过可拆卸的螺丝安装于固定面板，在测温套管内的热电偶向上高出测温套管一公分；热电偶测温点处于反应杯内矿用材料反应中心。

8.根据权利要求5所述的矿用材料反应过程热量测试系统，其特征在于，反应杯规格为1l或2l或5l。

9.一种矿用材料反应过程热量测试方法，其特征在于，该方法是基于权利要求1至8中任一项所述的矿用材料反应过程热量测试系统实现的，该方法包括：

技术总结
本发明公开了一种矿用材料反应过程热量测试系统及测试方法，该系统包括室温恒温箱、PLC控制器和计算机，室温恒温箱内设有注料装置、反应装置、温度传感器和控温装置；注料装置包括：混料器及若干活塞注液机构，活塞注液机构包括：用于放置未混合材料的注液管、设置于注液管内的活塞、控制活塞沿注液管轴向运动的驱动机构、胶管，胶管的两端分别与注液管和混料器连接，胶管上设有电动截止阀；混料器的输出端位于反应装置内，反应装置内还设有可调节深入位置的测温套管，测温套管内设有可拆卸的用于采集混合后矿用材料反应温度的热电偶。本发明降低了由于与环境温度交换导致的测量误差，提高了测量的精准度，并且避免了热电偶的高消耗导致的高成本。

技术研发人员：梁运涛,白洁琪,宋双林,曹垚林,田富超,贺正龙,许亚洲,刘晓辉
受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/11