科研超高温红外线加热装置（常温至1600℃）

超高温航空合金加热测试是航空工业中非常重要的一个环节。航空发动机中的舵叶片、燃烧室和喷气嘴等部件需要在高温、高压的环境下工作，因此需要使用高温合成材料。而这些高温合金材料需要经过严格的加热测试，以确保其在高温环境下的性能和耐久性。

在超高温航空合加热测试中，需要使用的设备和技术，以确保测试结果的准确和可靠。其中，高温装置是重要的设备之一。高温装置可以提供高温环境，将合金属材料暴露在高温下，以测试其耐受高温的能力。同时，热电偶可以测量材料表面的温度，以确保炉温和材料表面温度的一致性。此外，空气流量计和温度控制器也是不可或缺的设备。

超高温航空合金加热测试的过程中，需要对材料进行多次加热和冷却。这样可以模拟国际工作环境下的温度变化化，以测试材料的耐久性。测试的结果可以用来评价高温合金属材料的性能，以确认其是否符合航空工业的要求和标准。超高温航空合金热测试是航空工业中非常重要的一个环节，它可以确保高温合金材料在高温环境下的性能和耐久性，从而保证航空发动机的安全和可靠。

项目背景

北京某大学需要航空合金高温加热测试，基础需求是在特定时间加热至1600℃，并可以控制多段升温曲线，背部灯罩带水冷系统，以符合长时间测试需求。

为此，需要一台高温加热设备，必须具备以下特点：

1、可以快速达到1600℃的加热温度。

2、可以控制多段升温曲线，以满足不同测试需要。

3、设备需要带背部灯罩和冷水系统，以保证长时间测试的稳定性。

4、设备需要足够长的时间运行，并且具有稳定可靠的性能。

5、设备需要具备安全性，确保测试过程序中不会发生安全事件。

研发过程

一、 项目难点

对于超高温的项目，朗普成立的十五年中也遇到过不少，也与不少高校，科研机构也有过高温项目的合作，成功案例不胜枚举。

这次项目棘手的地方：该项目需要至少超过 100KW/m2 的功率密度；加热面积： 600mm×700mm ，加热温度 常温快速加热至1000℃ ，控制温度 多段曲线升温，恒温设定等要求；受热面积光照均匀性好。

我们了解基本需求以及迫切性后，虽然知道实现过程很复杂，还是毅然决然地接下了这个项目，因为该项目正好和我们想要突破传统，将超高温红外加热系统标准化的目标不谋而合。

针对这些加热难点逐一突破技术瓶颈：

1、设计合适的灯具结构，采用先进的工艺，确保灯具的散热效果和散热性能。

2、采用单独的加热控制算法，通过对单灯加热区的补偿优化，现实加热均衡的要求。

3、采用高性能的电气控制系统，确保升温加热线性能可控，并且能够快速进入PID调节整，以满足秒级的要求。

二、设计制作

选材方面：红外加热管采用的是石英材质灯管，普通石英材质灯管在1000℃左右就会出现变形，制作过程中，我特别选择了优质石英管材，其羟基含量<5ppm，这个指标是非常重要的，因为石英管材的存在会影响其在高温下的性能和稳定性。石英管材的羟基含量超过低，其在高温下的稳定性和耐久性就越好。此外，采用热膨胀系数低的陶瓷灯座和灯头固定泥等也是非常重要的。在高温下，材料的热膨胀系数会发生变化化，如果发热膨胀系数过大，容易导致发热系统失稳或损坏。因此，采用热膨胀系数低的陶瓷次灯座和灯头固定水泥等，可以减少高温下的热膨胀系的少量材料，保证系统的稳定性和可靠性性。

综上所述，采用铜基含量<5ppm的优质石英管材作加热管材，同时采用热膨胀系数低的陶瓷灯座和灯头固水泥等，可为超高温工况下的加热系统提供强大的力量的这些优质材料的使用可以确保在高温下的稳定性和可靠性，确保试验数据的准确性和可恢复性性

结构设计： 由于上部回路复杂，结构钣金厚重，需要坚固的承重底座，而蛇形回路的水冷结构更好地减少背部热量，防止灯罩变形严重，带有水冷的红外线测温结构，减少高温对探头的不良影响。

控温需求：我们采用对加热区域进行分区控制，可以根据样本大小自由组合，减少能耗浪费，可以开环控制，闭环恒温控制，也可以做到多段温升控制，使得获取试验数据更加丰富，同时还预留了多组温度传感器接口，便于多点监控。

功能的需求： 超温报警，漏电保护，过载保护等，让试验更加安全可靠。