[实用新型]自蔓延燃烧材料在超导磁场下的微重力的合成装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自蔓延燃烧材料在超导磁场下的微重力的合成装置，属于材料制备装置。

背景技术

超导强磁场悬浮是2002年后出现的微重力手段，具有稳定、长效和节能等优点，克服了目前获取微重力环境的限制，是地面实现模拟空间微重力环境下材料科学的新方法。而选择在该设备中开展SHS相关的材料科学试验、燃烧科学试验是可行的。

通常在进行强磁场环境自蔓延燃烧合成材料时，在大型、专门的强磁场实验室进行，设备非常庞大，能源消耗也很大，需要有专门的电力机构去供电，做试验的成本高，整个设备可以耐高温，不需要通水冷却系统。在超导磁体腔内，磁场强度高达B＝16T，使一些磁化率很小的物体能悬浮在空间，达到模拟微重力的效果。获得如此强的磁场主要是利用超导磁体，超导磁体的工作温度很低，而超导磁体内进行自蔓延燃烧合成材料，在数秒的反应过程中放出大量的化学反应热，会使环境温度骤然升高，破坏稳定的低温环境。这种工作条件和材料的合成过程，要求合成装置能够做到将短时间内燃烧产生的有限高热量要迅速带走，才能避免超导磁体受热。而目前的此类装置，难以满足自蔓延燃烧合成时间短、反应快，数秒钟就能温升到2000℃左右的要求。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提出一种自蔓延燃烧材料在超导磁场下的微重力的合成装置。

技术方案

本实用新型的技术特征在于：反应仓2的上下底面设计用陶瓷隔热板4密封，一并置于冷却水套10中，冷却水套10与上、下陶瓷隔热板4之间用石棉1填充；电热丝3置于反应仓2内，并通过导线从下陶瓷隔热板4中心的孔洞穿出与点火电源8联结；热电偶5联结温度显示仪6，并从下陶瓷隔热板4中心的孔洞插入反应仓2；冷却水套10的进水和出水管路连接冷却水源7；上述结构整体置于超导磁体9的空腔内。

所述的反应仓2用耐高温的氧化铝陶瓷制作。

所述的冷却水套10采用纯铜制作。

有益效果

本实用新型提供的自蔓延燃烧材料在超导磁场下的微重力的合成装置，能够做到将短时间内燃烧产生的有限高热量要迅速带走，避免超导磁体受热。可在超导磁场中进行燃烧合成材料，仍然保持超导磁场的低温环境，正常工作。装置利用氧化铝陶瓷、石棉等隔热材料将反应仓热量隔离，延缓热量外传。同时在铜管水套中通冷却水把热量带走，保持磁场环境温度的稳定。

附图说明

图1：本实用新型装置的结构示意图

图2：自蔓延燃烧反应仓内温度变化曲线

图3：水套外壁温度变化曲线

1-石棉  2-反应仓  3-电热丝  4-陶瓷隔热板  5-热电偶  6-温度显示仪7-冷却水源  8-点火电源  9-超导磁体  10-冷却水套

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步描述：

反应仓2用耐高温的氧化铝陶瓷制作，外径30mm，高30mm，壁厚2.5mm；下层石棉的厚度2mm，上层厚度10mm。反应仓2的上下底面设计用陶瓷隔热板4密封，一并置于冷却水套10中。冷却水套10利用纯铜制作，中间有空间可通水冷却，其尺寸为：内径44mm，外径50mm；高度94mm，水套下底孔径34mm，水口内径6mm，外径8mm。冷却水套10与上、下陶瓷隔热板4之间用石棉1填充。电热丝3置于反应仓2内，并通过导线从下陶瓷隔热板4中心的孔洞穿出与点火电源8联结；热电偶5采用钨铼热电偶，并从下陶瓷隔热板4中心的孔洞插入反应仓2。并联结温度显示仪6。温度显示仪6仪表为：XL-4系列，智能自整定参数PID控制仪表。冷却水套10的进水和出水管路连接冷却水源7，冷却水源采用自来水。上述结构整体置于超导磁体9的空腔内，超导磁腔内径51mm。

工作时，蓄电池电源(8)加热电热丝(3)，点燃粉料，使反应发生，反应温度通过热电偶(5)测量，显示仪(6)显示。

由于反应仓2周围有石棉1、陶瓷板4隔热层延缓反应仓内热量外传速度。反应仓(2)和水套(10)之间有间隙，并且反应仓(2)与磁体(9)内壁之间有水套(10)，流动水将反应仓(2)产生的热量带到超导磁体外。

利用本装置会保持超导磁体内稳定的低温环境，相关的实验效果如下：自蔓延燃烧反应仓内温度变化曲线(图2)，水套外壁温度变化曲线(图3)，实验表明水套外壁温度略高于室温。