一、概述

　　真空高溫爐是一種高溫反應器，主要用于熱處理、熔煉、制備、燒結等。通常由爐體、加熱器、真空系統(tǒng)、氣體流動系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)等組成。此爐具有高溫、真空、微觀控制、無污染等特點，廣泛應用于化工、材料、生命科學和航天等領域。本文將介紹真空高溫爐的技術知識，包括爐體、加熱方式、真空系統(tǒng)、氣體流動控制、溫度控制以及爐體結構等。

　　二、爐體

　　爐體是真空高溫爐的主要部分，它通常由爐體殼、爐膛和加熱元件組成。

　　（一）爐體殼

　　爐體殼是爐體的外殼，通常使用高溫合金鋼制成，耐高溫、不易變形。爐體殼的壁厚度應能承受爐內的壓力差，以保證真空度不受影響。爐體殼還應具有良好的散熱性能，以避免過熱或爐體失穩(wěn)。

　　（二）爐膛

　　爐膛是爐體的加熱區(qū)域，通常由高溫材料制成，如鉬、石墨、陶瓷等。這些材料都具有高溫強度、熱膨脹系數(shù)小等特點。爐膛的內部應平整光滑、無毛刺、無裂縫等缺陷，以保證加熱的均勻性和穩(wěn)定性。同時，爐膛的內部表面還應具有良好的耐腐蝕性能，以便進行各種化學反應。

　　（三）加熱元件

　　加熱元件是爐體的主要加熱部分，它能夠將電能轉換為熱能，將爐膛加熱到設定溫度。通常使用的加熱元件有電阻絲、電熱板、電加熱管等。其中，電阻絲是應用泛的一種，它具有結構簡單、容易制造、功率調節(jié)范圍廣等優(yōu)點，但是使用壽命較短。電熱板具有熱慣性小、加熱速率快等特點，但是成本較高。電加熱管具有高效率、能量消耗少等優(yōu)點，但是維護成本較高。

　　三、加熱方式

　　真空高溫爐的加熱方式主要分為輻射加熱、對流加熱和輻射對流復合加熱三種。

　　（一）輻射加熱

　　輻射加熱是指利用能夠產生輻射的加熱元件，將輻射能直接照射到被加熱物體上，使其加熱。這種加熱方式具有加熱速度快、表面溫度均勻等優(yōu)點，但是由于被加熱物體長時間處于高溫狀況下，容易導致結構變形和氧化等問題。

　　（二）對流加熱

　　對流加熱是指通過氣流或液流將熱量傳遞給被加熱物體，使其加熱。這種加熱方式具有加熱效率高、能耗低等優(yōu)點，同時也可以實現(xiàn)對被加熱物體局部加熱。但是由于對流傳熱需要介質傳遞熱量，因此加熱速度較慢。

　　（三）輻射對流復合加熱

　　輻射對流復合加熱是指將輻射加熱和對流加熱相結合，充分利用兩種加熱方式的優(yōu)點，減少缺點。該加熱方式具有加熱速度快、加熱均勻、能耗低等優(yōu)點，被廣泛應用于高溫反應器中。

　　四、真空系統(tǒng)

　　真空系統(tǒng)是真空高溫爐的核心部分，它可以維持爐體內部的真空狀態(tài)，使被加熱物體免受空氣、氧化和污染等。真空系統(tǒng)通常包括機械泵、分子泵、閥門、真空儀器等。

　　（一）機械泵

　　機械泵是真空系統(tǒng)中的一種重要設備，它可以通過機械運動將氣體抽出爐體，維持爐內的真空狀態(tài)。機械泵可以分為旋轉翼泵、滑動翼泵、游離干式泵等多種類型。

　　（二）分子泵

　　分子泵是一種高真空泵，它可以將氣體抽出至$10^{-9}$Pa的超高真空狀態(tài)。分子泵利用分子的碰撞與反彈的特性，強制將氣體分子推向一端，從而實現(xiàn)在大氣壓力下的抽氣作用。

　　（三）真空儀器

　　真空儀器通常用于檢測爐體內部的真空度，包括熱電偶真空計、離子計、擴散泵等。熱電偶真空計可用于檢測$10^{-3}$至$10^{-10}$Pa范圍內的真空度，離子計可用于檢測$10^{-6}$至$10^{-10}$Pa范圍內的真空度，擴散泵可用于在低壓力下將氣體排出真空室。

　　五、氣體流動控制

　　氣體流動控制是指控制氣體在爐內的流動速度和方向，以實現(xiàn)氣體的加注和排放。氣體流動控制包括氣體進出口、流量計、溫度計、壓力控制器等。

　　（一）氣體進出口

　　氣體進出口通常位于爐體中部或底部，可以通過閥門控制氣體的進出。氣體進出口還可以與流量計等設備連接起來，以實現(xiàn)對氣體流量的實時監(jiān)測。

　　（二）流量計

　　流量計是氣體流動控制中的重要設備，它可以對氣體流量進行精確測量和控制。流量計分為質量流量計和體積流量計，可以根據(jù)需要選擇不同類型的流量計。

　　（三）溫度計

　　溫度計用于檢測氣體的溫度，以便實現(xiàn)溫度的控制和調節(jié)。溫度計包括熱電偶、熱電阻等，可以根據(jù)需要選擇不同類型的溫度計。

　　（四）壓力控制器

　　壓力控制器用于控制爐體內部的氣體壓力，以便將氣體保持在所需的壓力范圍內。壓力控制器通常由壓力傳感器、自動控制器、閥門等組成，可以自動控制氣體的加注和排放。

　　六、溫度控制

　　高溫反應器中的溫度控制是實現(xiàn)反應過程的關鍵之一，它可以控制反應的速率、選擇性和產物分布等。溫度控制主要分為一次控制和多點控制兩種。

　　（一）一次控制

　　一次控制是指只使用一個溫度傳感器和控制系統(tǒng)來控制整個爐體的溫度。這種控制方式簡單易行，但是無法保證整個爐體內部溫度的均勻性。

　　（二）多點控制

　　多點控制是指在爐體內部分別安裝多個溫度傳感器，并使用專門的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)控制。這種控制方式可以實現(xiàn)對爐體內部不同區(qū)域的溫度進行獨立控制，從而保證反應的均勻性和可重復性。

　　七、爐體結構

　　爐體結構主要包括開放式爐體和封閉式爐體兩種。

　　（一）開放式爐體

　　開放式爐體是指爐膛與外界直接相連，氣體可以自由進出，通常用于氧化、還原和催化反應等。該爐體結構簡單，加工和維護成本較低，但是氧化問題比較嚴重。

　　（二）封閉式爐體

　　封閉式爐體是指爐體與外界隔離，可以通過氣體進出口控制氣體流動。封閉式爐體通常用于高溫下劇烈反應或易揮發(fā)物質的加熱，防止氧化和污染。該爐體結構較復雜，加工和維護成本較高。

　　八、總結

　　真空高溫爐是一種高溫反應器，具有高溫、真空、微觀控制、無污染等特點，廣泛應用于化工、材料、生命科學和航天等領域。其技術知識主要包括爐體、加熱方式、真空系統(tǒng)、氣體流動控制、溫度控制以及爐體結構等，不同應用場合可以根據(jù)具體需求選擇不同的加熱方式和溫度控制方式。

真空高溫爐參數(shù)：