[发明专利]基于光热快速升温的高压反应池

说明书

本发明公开了一种基于光热快速升温的高压反应池，包括反应池座，反应池座顶部连有反应池盖，反应池盖上开有光源投射窗口，反应池座与反应池盖之间围成反应腔，反应池座周向设有进气腔，反应池座中还设有出气腔，反应腔内固定有样品池，进气腔上对称设有进气口，进气口上连有进气流量控制机构，进气腔与反应腔间对称连有进气通道，样品池底部连有出气缓冲机构，出气缓冲机构位于出气腔中，且出气缓冲机构上连有出气压力控制机构；反应腔内设有温度检测机构和压力检测机构；进气腔中设有进气稳流机构。本发明的基于光热快速升温的高压反应池，满足了光热快速升温方式下的高压气氛反应实验要求，填补了光热高压反应器的空白。

技术领域

本发明涉及高压反应器，具体地指一种基于光热快速升温的高压反应池。

背景技术

现代科学研究中，特殊工况下的材料制备、机理研究、进程表征等，对温度和压力的要求越来越高，反应池由初始的无压力要求，发展到1～3MPa的中高压体系，再到目前研究前沿的30MPa及以上特高压条件下的反应体系；升温速率要求也由最初始的10～20℃/min逐渐发展到50～100℃/min快速升温，再到目前利用燃烧、激光及等离子体等工艺实现的103～104℃/min的超快速升温。

在快速升温过程中，传统的电阻丝很难再满足严苛的实验要求，即使采用新材料及丝网结构，非常大的热滞后性以及散热延迟性导致温度控制以及升降温过程成为技术瓶颈；燃烧、等离子体快速升温方式则很大程度上受制于气氛，燃烧方式的反应气氛必须包含作为助燃剂的氧及燃烧产气，而等离子体则必须保持非常大的气流量以保证电弧的拉出；激光方式则因高成本、小加热范围限制了发展。而光热升温的方式在很大程度上规避了现有快速升温方式存在的诸多弊端，因而，光热升温反应池应运而生，但配套实验反应器的开发则仍然比较少，可应用于高温高压严苛实验条件下的反应池仍然是技术空白。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种基于光热快速升温的高压反应池，该反应池能满足光热快速升温方式下的高压气氛反应实验要求，反应池运行稳定、使用寿命长。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于光热快速升温的高压反应池，包括反应池座，所述反应池座顶部连有反应池盖，所述反应池盖上开有光源投射窗口，所述反应池座与所述反应池盖之间围成反应腔，所述反应池座周向设有进气腔，所述反应池座中还设有出气腔，所述反应腔内固定有样品池，所述进气腔上对称设有进气口，所述进气口上连有进气流量控制机构，所述进气腔与所述反应腔间对称连有进气通道，所述样品池底部连有出气缓冲机构，所述出气缓冲机构位于所述出气腔中，且所述出气缓冲机构上连有出气压力控制机构；所述反应腔内设有温度检测机构和压力检测机构；所述进气腔中设有进气稳流机构。

本发明的有益效果是：本发明的基于光热快速升温的高压反应池，满足了光热快速升温方式下的高压气氛反应实验要求，填补了光热高压反应器的空白。其中，进气稳流机构和出气缓冲机构的设置有效地降低了因压力控制带来的冲击，最大程度上保障了反应池中气体流动的稳定；进气稳流机构的设置还避免了进气直接进入样品所在腔体，能够保障进气的均匀性和稳定性；压力检测机构设于反应腔内，其压力与反应池中心处压力相近，能很好地反应样品池附近的压力；进气流量控制机构能够根据压力检测机构实时调整进气量，维持反应池内压力；出气压力控制机构能够稳定出气压力。

进一步地，所述出气腔中设有冷却机构，所述冷却机构位于所述进气通道与所述出气缓冲机构之间。冷却机构一方面控制了出气的温度从而保证出气压力控制机构高效、稳定运行，另一方面也对进气通道进行了冷却，减少进气通道连接处的热积聚，延长了反应池的使用寿命。