一种高温炉能效测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高温炉能效测试系统，包括：箱式电阻炉温度测试装置、能效测试装置；其中箱式电阻炉温度测试装置，包括箱式电阻炉温度测试支架、温度测试热电偶阳极丝、温度测试热电偶阴极丝、热电偶保护膜、补偿导线、温度数据采集记录装置；能效测试装置，包括能耗测试设备、控制模块及连接导线。基于以上装置，本实用新型专利技术还提出了一种实验室用箱式电阻炉能效测试方法，包括箱式电阻炉空炉升温能效测试方法以及箱式电阻炉空炉恒温能效测试方法。本实用新型专利技术通过标识设备能耗，间接促进设备的技术升级和能效控制，最终达到节能降耗的目的，促进行业技术的发展与进步，也为打造绿色实验室做出贡献。色实验室做出贡献。色实验室做出贡献。

【技术实现步骤摘要】
一种高温炉能效测试系统


[0001]本技术属于电阻炉
，涉及一种高温炉能效测试系统。

技术介绍

[0002]箱式电阻炉广泛用于陶瓷、冶金、电子、玻璃、化工、机械、生物、医药、食品、耐火材料、新材料开发、特种材料、建材等领域的生产及实验。广泛用于各企事业单位、大专院校、科研院所及检验检测机构进行金属材料、陶瓷材料的烧结，单晶体的热处理，耐火材料的高温重烧收缩，质检药检灰分检测及航空航天疲劳测试等领域。
[0003]国内外对家用电器、汽车的能效标准已有了测试方法及普遍的共识，而对于实验室高耗能设备的能效测试及计算方法仍然缺失。箱式电阻炉使用温度通常为500℃至1200℃，以电阻丝、硅碳棒、硅钼棒为发热元件，功率在几千瓦到几十千瓦，每次连续工作时间数小时，使用频次高、耗能巨大，是实验室的耗电大户。箱式电阻炉的能效测试方法研究，促进行业技术的发展与进步，也为打造绿色实验室做出贡献。
[0004]箱式电阻炉能效测试及计算方法研究具有如下目的与意义：
[0005]1.应用领域广适用行业多
[0006]箱式电阻炉广泛用于陶瓷、冶金、电子、玻璃、化工、机械、生物、医药、食品、耐火材料、新材料开发、特种材料、建材等领域的生产及实验。广泛用于各企事业单位、大专院校、科研院所及检验检测机构进行金属材料、陶瓷材料的烧结，单晶体的热处理，耐火材料的高温重烧收缩，质检药检灰分检测及航空航天疲劳测试等领域。
[0007]箱式电阻炉作为实验室常用分析仪器，近十年来，实现了跨越式发展。在经历了2007年至2009年的低谷期后，自2010年起发展十分迅速，根据wind相关数据统计，2014年箱式电阻炉的年产量已超过万台。近年来，随着我国基础材料航空航天研究不断深入，投入不断提升，箱式电阻炉的市场也在逐年增长。箱式电阻炉是检测技术机构和实验室常规配置的设备，单个专业实验室对此类设备的需求量少则几台，多则几十台，这些设备使用周期通常在 10年左右，随着大型生产企业对原材料质量控制水平的不断提高，这类设备的需求更是日益增长。
[0008]2.节能降耗需求日益突出
[0009]箱式电阻炉使用温度通常为500℃至1200℃，以电阻丝、硅碳棒、硅钼棒为发热元件，功率在几千瓦到几十千瓦，每次连续工作时间数小时，使用频次高、耗能巨大，是实验室的耗电大户。由于该类产品目前没有能效测试标准方法，导致生产商、用户往往只关注产品的性能参数，而没考虑电能消耗情况，对社会能源造成了巨大浪费。一些生产企业为了偷工减料、追逐利益，仍在生产能耗高、性能差的产品。随着技术不断的改进，客户对节能环保要求不断的提高。箱式电阻炉生产企业也希望专门针对仪器进行参数的认证，为设备的推广应用提供强有力的权威数据，逐步淘汰落后产品。
[0010]实验室用箱式电阻炉的使用目的与工业用电阻炉不同，实验室用箱式电阻炉偏重于实验分析、样品测试、产品小试等，其功率通常在10kW～50kW左右，使用温度需要根据实
验所需进行调整，箱体通常较小，并非用于生产、处理大量炉料，箱式电阻炉在升温阶段能耗最大，因此本技术着重研究实验室用箱式电阻炉的能效的测试方法及计算公式，对其变温能效、恒温能效测试方法及计算公式进行研究、推导。

技术实现思路

[0011]本技术着眼实验室能耗高、使用时间长的箱式电阻炉，研究箱式电阻炉能效测试及计算方法。
[0012]本技术的主要
技术实现思路
：
[0013]1)针对箱式电阻炉能效测试方法缺失的问题，研究箱式电阻炉能效测试方法(空炉升温试验和恒温试验)；
[0014]箱式电阻炉能效测试方法充分考虑实验室箱式电阻炉日常使用、大量用能的两个主要状态，即升温状态和恒温状态。分别研究箱式电阻炉空炉升温试验、恒温试验的能效测试方法。研究确定测试所需的箱式电阻炉能效测试条件、影响因素，升温过程的温度测试方法，温度测量仪器的测量范围及技术要求，电能测量仪器的测量范围及技术要求。确定箱式电阻炉空炉升温能效测试方法、恒温能效测试方法。
[0015]2)针对箱式电阻炉能效计算方法缺失的问题，研究箱式电阻炉能效计算方法(空炉升温能效、恒温能效)；
[0016]箱式电阻炉能效计算分为空炉升温能效计算及恒温能效计算两个部分。研究确定空炉升温状态下的影响因素，考虑炉体大小、起始升温时的空气比热容及密度、炉体升温速率、升温起止温度对升温能效的影响。研究确定箱式电阻炉恒温状态下的能效影响因素，考虑炉体大小对和恒温能效的影响。得出箱式电阻炉空炉升温能效、恒温能效的计算公式，并研究其合理性。
[0017]3)试制箱式电阻炉能效测试装置
[0018]箱式电阻炉空炉升温测试过程中，需要对箱式电阻炉几何中心位置测温，由于箱式电阻炉的工作最高温度一般高于1000℃，测试支架的制作就显得尤为重要，要确保测量准确的同时，保证测试装置在箱式电阻炉使用最高温度1600℃范围内不变形、不损坏。
[0019]技术采取的技术思路：
[0020]1)研究箱式电阻炉能效测试方法(空炉升温试验和恒温试验)
[0021]研究确定箱式电阻炉能效测试所需的环境条件、电源条件，使用的测试仪器及其技术要求。
[0022]研究箱式电阻炉在空炉升温过程、恒温过程能效的测试方法，分析测试过程中的影响因素，确定研究参数，研究升温、恒温过程中的温度与箱式电阻炉能效的关系，研究箱式电阻炉升温过程、恒温过程温度测试方法，分析测试过程的误差来源。
[0023]2)研究箱式电阻炉能效计算方法(空炉升温能效、恒温能效)
[0024]使用功率分析仪，测试箱式电阻炉在空炉升温过程中耗电量。研究空炉升温起始温度、空炉升温结束温度、空气比热容、空气密度、箱式电阻炉工作区域体积对空炉升温试验下能效的影响。推导确定箱式电阻炉空炉升温能效计算公式。同时得出空炉升温速率，并研究其与空炉升温能效之间的关系。评定测试过程的不确定度。
[0025]测试箱式电阻炉在恒温状态下单位小时的耗电量。研究箱式电阻炉工作区域体积
对恒温试验下能效的影响。推导确定箱式电阻炉恒温能效的计算公式，评定测试过程的不确定度。
[0026]3)试制箱式电阻炉能效测试装置
[0027]试制箱式电阻炉能效测试装置，研究制备箱式电阻炉几何中心点温度测试所需的耐高温夹具，该夹具用于安置温度测量设备，保证测试位置准确，温度测试数据可靠。温度测试是箱式电阻炉空炉升温能效的关键，其测试的准确性关系到能效测试的结果。因此，箱式电阻炉能效测试装置对其能效测试的准确性有着重要作用。
[0028]具体技术路线图如图5所示。
[0029]为了解决现有技术的不足，本技术提供了一种高温炉能效测试系统及方法，达到节能降耗的目的，促进行业技术的发展与进步。
[0030]本技术提出了一种高温炉能效测试系统，包括：箱式电阻炉温度测试装置1、能效测试装置2。
[0031]所述箱式电阻炉温度测试装置1，包括箱式电阻炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温炉能效测试系统，其特征在于，包括箱式电阻炉温度测试装置(1)和能效测试装置(2)；所述箱式电阻炉温度测试装置(1)，包括箱式电阻炉温度测试支架(3)、温度测试热电偶阳极丝(4)、温度测试热电偶阴极丝(5)、热电偶保护膜(6)、补偿导线(7)、温度数据采集记录装置(8)、测温物质(15)、第一连接导线(16)；其中，所述补偿导线(7)用于连接温度数据采集记录装置(8)与温度测试热电偶阳极丝(4)、温度测试热电偶阴极丝(5)，所述补偿导线(7)阳极与温度测试热电偶阳极丝(4)采用同种材料；补偿导线(7)阴极与温度测试热电偶阴极丝(5)采用同种材料；补偿导线(7)与温度测试热电偶阳极丝(4)、温度测试热电偶阴极丝(5)采用插口连接；补偿导线(7)与温度数据采集记录装置(8)采用插口连接；测温物质(15)两端与第一连接导线(16)连接；第一连接导线(16)与控制模块(10)采用电气连接；测温物质(15)、第一连接导线(16)与控制模块(10)形成电流回路；所述温度数据采集记录装置(8)采集温度数据，并运算；所述能效测试装置(2)，包括能耗测试设备(9)、控制模块(10)及第二连接导线(11)。2.如权利要求1所述的高温炉能效测试系统，其特征在于，所述箱式电阻炉温度测试装置(1)与能效测试装置(2)通过电气连接。3.如权利要求1所述的高温炉能效测试系统，其特征在于，所述箱式电阻炉温度测试支架(3)材质为耐高温绝缘材料，由一个底座(12)及至少2根支杆(13)组成，所述支杆(13)插入底座(12)固定。4.如权利要求1所述的高温炉能效测试系统，其特征在于，所述温度测试热电偶阳极丝(4)每隔1cm有阴极固定连接孔(14)，所述阴极固定连接孔(14)由...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊智淳，凌彦萃，陈旭，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：新型
国别省市：