專(zhuān)利名稱(chēng)：：磁控反應(yīng)釜用線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及電磁線圈
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說(shuō)是一種磁控反應(yīng)釜用線圈。
背景技術(shù)：
：磁場(chǎng)影響化學(xué)反應(yīng)的觀點(diǎn)已能被大多數(shù)人所接受。磁場(chǎng)在材料合成與制備過(guò)程中的應(yīng)用已經(jīng)引起了人們的廣泛的關(guān)注，并且進(jìn)行了大量探索性實(shí)驗(yàn)和理論研究。早在1971年，美國(guó)布朗大學(xué)的勞勒教授就指出，處于磁場(chǎng)中的反應(yīng)體系，反應(yīng)物的未配對(duì)電子的自旋將受到影響，從而影響了體系的熵，影響化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程。蘇聯(lián)科學(xué)家通過(guò)觀察很快就證實(shí)了這個(gè)觀點(diǎn)。包括中國(guó)在內(nèi)的眾多化學(xué)家做了大量有關(guān)磁場(chǎng)影響化學(xué)反應(yīng)的研究，取得了肯定的結(jié)論。中國(guó)專(zhuān)利ZL03137925.7公開(kāi)的一種磁穩(wěn)定床反應(yīng)器是在反應(yīng)器中存在均勻磁場(chǎng)、具有鐵磁性的催化劑由于該磁場(chǎng)的磁化作用而相互吸引并穩(wěn)定存在于反應(yīng)器中的反應(yīng)器。它是由反應(yīng)器和外加磁場(chǎng)構(gòu)成的。外加磁場(chǎng)為沿反應(yīng)器軸向的均勻穩(wěn)定磁場(chǎng)。均勻磁場(chǎng)由直流電源和一系列與反應(yīng)管同軸的赫姆霍茲線圈或均勻密繞螺線管提供。反應(yīng)器及其部件由透磁性良好的材料制成。該磁穩(wěn)定床反應(yīng)器的主要作用對(duì)象是鐵磁性的催化劑，使其相互吸引并穩(wěn)定存在于反應(yīng)器中。該反應(yīng)器需要均勻的磁場(chǎng)，而該磁場(chǎng)需由一系列與反應(yīng)管同軸的赫姆霍茲線圈或均勻密繞螺線管提供。中國(guó)專(zhuān)利ZL200720169961.O提供了一種磁控釜式反應(yīng)器，為液相化學(xué)反應(yīng)提供磁場(chǎng)和為磁化反應(yīng)介質(zhì)提供反應(yīng)設(shè)備。包括釜式反應(yīng)器，在釜式反應(yīng)器的罐體外部設(shè)有產(chǎn)生磁場(chǎng)的外加磁體。所述產(chǎn)生磁場(chǎng)的外加磁體為永磁體或線圈，外加磁體的線圈配有提供直流電的電源設(shè)備，外加磁體線圈的軸向與釜式反應(yīng)器攪拌軸向一致。所述外加磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度平均為1200kA/m。該實(shí)用新型的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)，該磁控釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，可為液相化學(xué)反應(yīng)提供磁場(chǎng)，可作為磁化反應(yīng)介質(zhì)的設(shè)備。但其產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈通常采用簡(jiǎn)單的纏繞需要較昂貴的穩(wěn)壓直流電源，由于線圈的電阻很大，需要很高電壓。如何使用較低的電壓，而產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)是本發(fā)明要解決的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種磁控反應(yīng)釜用線圈，使用較低的電壓，而產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)為液相化學(xué)反應(yīng)提供磁場(chǎng)。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案一種磁控反應(yīng)釜用線圈，該線圈是將銅漆包線纏繞于固定的圓筒狀支架上，由5-30組線圈組合而成。每組線圈可以分5-30層纏繞，也可以分5-30段纏繞。每組線圈用隔板隔開(kāi)。隔板為中空的水冷卻器。圓筒狀支架和隔板為工程塑料、碳鋼、銅或不銹鋼材料。該線圈設(shè)置在釜式反應(yīng)器的罐體外部，線圈與直流電的電源設(shè)備連接，外加磁體線圈的軸向與釜式反應(yīng)器攪拌軸向一致，可產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)。每組線圈用隔板隔開(kāi)，是為了便于維修，如果一組線圈損害，可以單獨(dú)更換，不用更換全部線圈。隔板為中空的水冷卻器，是為了防止在線圈實(shí)用過(guò)程中線圈溫度升高。本實(shí)用新型的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)該磁控反應(yīng)釜線圈可使用較低的電壓，而產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，實(shí)現(xiàn)為液相化學(xué)反應(yīng)提供磁場(chǎng)。本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案及效果將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。附圖l是用8組的銅漆包線并聯(lián)，每組繞3層制的線圈示意圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件名稱(chēng)為l一并聯(lián)的8組銅漆包線，每組繞3層制的線圈；2—固定圓筒，材質(zhì)為工程塑料；3一圓筒端固定板。附圖2是線圈分10組，中間采用9塊隔板分割后纏繞的示意圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件名稱(chēng)為1一并聯(lián)的10組銅漆包線，由9個(gè)隔板分開(kāi)的線圈；2—固定隔板；3—固定圓筒；4一圓筒端固定板。具體實(shí)施方式實(shí)施例l。線圈是磁場(chǎng)產(chǎn)生的源泉，能否產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的、在要求范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)的磁場(chǎng)將是磁控反應(yīng)釜性能好壞的一個(gè)關(guān)鍵。磁控反應(yīng)釜要求產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，在較低的電壓下，如直流電源是電壓30V，電流20A，螺線管的直徑為5.5cm,長(zhǎng)度為16cra，固定用圓筒材質(zhì)為工程塑料。由比奧一薩伐爾定律可知，通電螺線管中心軸上一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算公式為3=,/(cosA—cosy32)其中、cosA^i2+0+Z/2)2cosA由于此時(shí)線圈磁場(chǎng)的計(jì)算只是一個(gè)定性的計(jì)算，最后真正采用的數(shù)據(jù)是用相關(guān)磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x器測(cè)量所得的數(shù)據(jù)，所以此時(shí)運(yùn)用比奧一薩伐爾定律進(jìn)行計(jì)算時(shí)完全可以的，而且這里只要計(jì)算出螺線管中心軸的中心點(diǎn)上的磁場(chǎng)強(qiáng)度就可以了。5=0.824//。"/=1.035xl0—6"/在這里，我們?nèi)∽畲蟮娜f(wàn)=100^/附進(jìn)行整個(gè)過(guò)程的計(jì)算。這里面，有一個(gè)單位轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，奧一薩伐爾定律中，磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位是T，已知磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位是KA/m，二者的換算關(guān)系是lA/m-1.26x10，，所以，有關(guān)系5=10(XO/w=0.1267帶入之前公式中就可以算出n和I的關(guān)系為n/=1.2xl05取I-15A進(jìn)行計(jì)算，解得"=8000膽這里的n的含義是單位長(zhǎng)度(lm)上的長(zhǎng)度，而設(shè)計(jì)的磁控反應(yīng)器所規(guī)定的螺線管長(zhǎng)度為16cm，故在該螺線管上需要繞上的線圈匝數(shù)為iV=8000x!=1280匪100因此，可以算得銅絲的長(zhǎng)度Z=7rxDxiV=3.14x0.11xl280=422m。在確定電流大小為15A，磁場(chǎng)強(qiáng)度為100M/m的前提下，我們可以得出所用銅導(dǎo)線的直徑以及纏繞層數(shù)之間的關(guān)系如表1所示。表l導(dǎo)線直徑和纏繞層數(shù)關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在這里，取第一組數(shù)3瞎進(jìn)行演示計(jì)算，即d二0.2wm的情況。12801280=1.6(160")(160/0.2)在這里面又有一個(gè)線圈電阻的問(wèn)題，即在一定電阻的情況下，當(dāng)電源提供最大的輸出電壓(30V)的時(shí)候，能不能產(chǎn)生我們所要求的15A的電流。因此又計(jì)算出在電源電壓為30V和n=1280匝的前提下，銅絲的直徑、輸出電流以及所用銅絲的質(zhì)量之間的關(guān)系如表2所示(所用銅絲的電阻率/-0.01851Q'附w2///7，密度a-8.8xl0、g/附3)。表2線圈直徑和電流、線圈質(zhì)量的關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在這里取第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行演示計(jì)算，即^=0.2/附的情況。截面積/=;rx￡)xA^=3.14x0.11xl280=422w51=;r("^)2=3.14x(^)2=0.0314m附222導(dǎo)線長(zhǎng)度導(dǎo)線電阻電流強(qiáng)度/422i=p一=0.01851x-=248.76QS0.031430/248.76=0.1206」銅絲質(zhì)量附=oF=ax7T(魯)2x/=8800x3.14x(0'2，01)2x422-0.1166%由表2可以看出，從輸出電流的大小來(lái)看，之前所作的各種假設(shè)都是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。再作一個(gè)比較極端的假設(shè)，假如在輸出電壓為30V的條件下，能夠滿足輸出電流為15A且匝數(shù)仍為1280匝的情況下，所需銅絲的直徑應(yīng)該是<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(160/2.23)這將是一個(gè)很笨重的線圈，而且制作工作量太大，銅絲也耗費(fèi)太多。采用多組銅導(dǎo)線并聯(lián)，可減小總電阻，即相當(dāng)于由多個(gè)通電螺線管的磁場(chǎng)重疊之后產(chǎn)生了所需要提供的磁場(chǎng)。當(dāng)采用用8組銅導(dǎo)線并聯(lián)的形式來(lái)制作線圈，假設(shè)輸出的電流是16A，那么每組導(dǎo)線通過(guò)的電流就是2A。如果每組導(dǎo)線只繞一層的話，可以通過(guò)計(jì)算得出導(dǎo)線直徑和最后產(chǎn)生的總磁場(chǎng)關(guān)系如表3所示。表38組并聯(lián)1層情況下直徑和磁場(chǎng)的關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>同樣取第一組數(shù)據(jù)為例作演示計(jì)算，即d=0.2wm的情況下:有麵畫(huà)7=-=-=50000.21.035xl0一6"/1.035x5000x2單個(gè)磁場(chǎng)總磁場(chǎng)5-1.26x10一61.26=8.214^4/w5n=85=8x8.214=65.714W/m在電流不變的情況下，可以通過(guò)每組導(dǎo)線在單位長(zhǎng)度內(nèi)的匝數(shù)來(lái)增大其產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。計(jì)算當(dāng)每組導(dǎo)線繞3層或者繞5層的結(jié)果如表4和表5所示。表48組并聯(lián)3層情況下直徑和磁場(chǎng)的關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>這些情況下，3層和5層的線圈的電阻結(jié)果如表6和表7所示。表68組并聯(lián)3層情況下直徑和總電阻、電流的關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表78組并聯(lián)5層情況下直徑和總電阻、電流的關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>&488.66總電流/=8/0=8x0.0614=0.4911^4從表4、表5和表6、表7對(duì)照可以看出，可以既滿足要求的磁場(chǎng)強(qiáng)度又滿足總電流為16A左右的情況只有繞3層中的直徑在0.6-0.7mm之間取值的情況和繞5層中的直徑在0.7-0.8mm中取值這兩種情況。用8組直徑為0.67皿的銅導(dǎo)線并聯(lián)，每組繞3層制作出線圈，如圖所示。直流電源采用XD1700系列穩(wěn)壓直流電源，電壓0-30v，精度為O.IV，可提供電流0-20A，精度為0.1A。線圈中心處磁場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量如下表8所示(其中l(wèi)kA/n^l.26x10，)。表8線圈中心處磁場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>以磁場(chǎng)強(qiáng)度B對(duì)電流強(qiáng)度作圖得線性，線性擬合度{12=0.999935，得到電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系為B=2.882486i+0.328794實(shí)施例2。與實(shí)施例l不同的是在線圈中加入鐵芯。測(cè)得的結(jié)果如表9所示(其中l(wèi)kA/m=l.26xlO°T)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>將結(jié)果中偏差大于4%的點(diǎn)舍去后，以磁場(chǎng)強(qiáng)度B對(duì)電流強(qiáng)度作圖得線性，線性擬合度尺2二0.998679，得到電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系為B=5.086652i+3.56075?？梢钥闯黾尤腓F芯后磁場(chǎng)強(qiáng)度在相同電流強(qiáng)度下可達(dá)到原來(lái)的1.775倍。實(shí)施例3。與實(shí)施例l不同的是在線圈分3組，分5層纏繞。實(shí)施例4。與實(shí)施例l不同的是在線圈分10組，中間采用9塊隔板分割后纏繞，固定圓筒直徑為1.5m，長(zhǎng)度為lm，如圖2所示。采用的直流電源電壓為200V。圓筒和隔板材質(zhì)為碳鋼。實(shí)施例5。與實(shí)施例4不同的是隔板為中空的水冷卻器，材質(zhì)為銅，厚度為10mm。實(shí)施例6。與實(shí)施例4不同的是圓筒材質(zhì)為工程塑料。實(shí)施例6。與實(shí)施例l不同的是在線圈分30組，中間采用29塊隔板分割后纏繞，固定圓筒直徑為2.0m，長(zhǎng)度為2.Om。采用的直流電源電壓為400V。圓筒和隔板材質(zhì)為不銹鋼。權(quán)利要求1.一種磁控反應(yīng)釜用線圈，其特征在于線圈是將銅漆包線纏繞于固定的圓筒狀支架上，由5-30組線圈組合而成。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的磁控反應(yīng)釜用線圈，其特征在于每組線圈可以分5-30層纏繞，也可以分5-30段纏繞。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁控反應(yīng)釜用線圈，其特征在于每組線圈用隔板隔開(kāi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁控反應(yīng)釜用線圈，其特征在于隔板為中空的水冷卻器。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁控反應(yīng)釜用線圈，其特征在于隔板為工程塑料、碳鋼、銅或不銹鋼材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控反應(yīng)釜用線圈，其特征在于圓筒狀支架為工程塑料、碳鋼、銅或不銹鋼材料。專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種磁控反應(yīng)釜用線圈，涉及電磁線圈
技術(shù)領(lǐng)域：
，該線圈是將銅漆包線纏繞于固定的圓筒狀支架上，由5-30組線圈組合而成，每組線圈可以分層纏繞，也可以分段纏繞，每組線圈用隔板隔開(kāi)，隔板為中空的水冷卻器，圓筒狀支架和隔板為工程塑料、碳鋼、銅或不銹鋼材料。線圈與直流電源設(shè)備連接后，可為磁控反應(yīng)釜產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，該磁控反應(yīng)釜可作為液相化學(xué)反應(yīng)器，可作為磁化反應(yīng)介質(zhì)的設(shè)備。文檔編號(hào)B01J19/00GK201371052SQ20082012307公開(kāi)日2009年12月30日申請(qǐng)日期2008年10月22日優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日發(fā)明者盧建軍,史紅波,吳玉凱,朱宛君,洪先軍,冉魏申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)