本发明专利技术提供了一种喷嘴雾化燃油蒸发率光学测量试验装置与测量方法,该装置包括沿气流方向依次连接的燃烧室和缓冲腔,其中,所述的燃烧室内设有喷嘴,燃烧室外壁设有燃烧室光学观测窗,燃烧室观测窗外设有平面激光发射器;所述的缓冲腔垂直于气流方向上装有排气管路,缓冲腔正对气流方向上安装有缓冲腔光学观测窗,观测窗外设有高速摄影仪。利用该光学测量试验系统和测量方法,可以对燃气轮机或内燃机中燃油经喷嘴喷入燃烧室中某一横截面上燃油蒸发率进行定量测量,试验结果可用于对燃烧室与喷嘴的设计进行优化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气轮机及内燃机领域,具体是一种喷嘴雾化燃油蒸发率光学测量试 验装置与测量方法。
技术介绍
目前无论是燃气轮机(包括地面燃气轮机和航空发动机),还是内燃机,均是通 过喷嘴把燃油喷入燃烧室内进行破碎、雾化、蒸发,并与空气进行掺混后,形成可燃混气,再 进行燃烧。随着目前对环境保护标准越来越严格,要求其污染物排放,特别是NO x排放,要 求越来越严格。 为了降低其污染物排放,燃烧之前需把燃油经喷嘴喷出,对其雾化、蒸发,并与空 气掺混形成可燃混气,在燃烧室内有效降低其火焰燃烧温度,并提高其燃烧效率,从而大幅 度降低其污染物排放。为了对燃烧室进行设计与改进,需要获得燃烧室内距喷嘴不同距离 上的燃油蒸发率,特别是燃气轮机燃烧室的设计,燃油蒸发率直接决定了燃烧室内油气的 掺混情况。而目前有关喷嘴雾化燃油蒸发率的测量无论是国际还是国内都是难点,没有相 应的成熟的测试技术可以对喷嘴的燃油蒸发率进行定量测量。
技术实现思路
本专利技术为了对喷嘴后不同横截面上的燃油蒸发率进行定量测量,提供了一种喷嘴 雾化燃油蒸发率光学测量试验装置与测量方法,可以对燃气轮机和内燃机所采用的喷嘴喷 出的燃油蒸发率进行非接触定量测量。 本专利技术提供的装置包括沿气流方向依次连接的燃烧室和缓冲腔,其中,所述的燃 烧室内设有喷嘴,燃烧室外壁设有燃烧室光学观测窗,燃烧室光学观测窗外设有平面激光 发射器;所述的缓冲腔垂直于气流方向上装有排气管路,缓冲腔正对气流方向上安装有缓 冲腔光学观测窗,缓冲腔光学观测窗外设有高速摄影仪,通过缓冲腔对气流流动方向进行 改变,从而实现对上游不同横截面上的油珠进行拍摄。 进一步改进,所述的缓冲腔体积至少为燃烧室体积的32倍,缓冲腔体积突然增大 N倍,因此由于下游排气管路气流方向的改变而引起的压力变动不会引起燃烧室中的气流 的改变,起到压力缓冲的作用。 本专利技术还提供了一种喷嘴雾化燃油蒸发率光学测量方法,包括以下步骤: 1)测量喷嘴喷出的燃油流量,记为Mf,; 2)采用激光照亮距喷嘴口出口某一横截面上油珠,通过高速摄影仪拍摄该横截面 上所有油珠的散射光,获得其油珠在该横截面上的一定时间内的η张瞬态空间分布原始照 片; 3)对这η张原始照片进行图像平均处理,得到该横截面不同粒径段内未蒸发油珠 的平均直径Dp不同粒径段的油珠数目Ni; 4)假设试验中所有捕捉到的油珠均为球形,则可得到该横截面内未蒸发的油珠总 体积Vs【主权项】1. 一种喷嘴雾化燃油蒸发率光学测量试验装置,其特征在于:包括沿气流方向依次连 接的燃烧室(9)和缓冲腔(3),其中,所述的燃烧室(9)内设有喷嘴(1),燃烧室(9)外壁设 有燃烧室光学观测窗(2),燃烧室光学观测窗(2)外设有平面激光发射器(7);所述的缓冲 腔(3)垂直于气流方向上装有排气管路(4),缓冲腔(3)正对气流方向上安装有缓冲腔光学 观测窗(5),缓冲腔光学观测窗(5)外设有高速摄影仪(6)。2. 根据权利要求1所述的喷嘴雾化燃油蒸发率光学测量试验装置,其特征在于:所述 的缓冲腔(3)体积至少为燃烧室(9)体积的32倍。3. -种喷嘴雾化燃油蒸发率光学测量方法,其特征在于包括以下步骤: 1) 测量喷嘴喷出的燃油流量,记为Mf,; 2) 采用激光照亮距喷嘴口某一横截面上油珠,通过高速摄影仪拍摄该横截面上所有油 珠的散射光,获得其油珠在该横截面上的一定时间内的n张瞬态空间分布原始照片; 3) 对这n张原始照片进行图像平均处理,得到该横截面不同粒径段内未蒸发油珠的平 均直径Dp不同粒径段的油珠数目Ni; 4) 假设试验中所有捕捉到的油珠均为球形,则可得到该横截面内未蒸发的油珠总体积5) 假设相机曝光时间为,则可得到该横截面上未蒸发的油珠总质量流量M为 M=P ? Vsum/texposure; 6) 由喷嘴流量的连续性可得到该横截面上已蒸发的燃油流量Mvap(J% :MvapOT=Mf-M; 7) 计算所测横截面上喷嘴喷出燃油的蒸发率n:【专利摘要】本专利技术提供了一种,该装置包括沿气流方向依次连接的燃烧室和缓冲腔,其中,所述的燃烧室内设有喷嘴,燃烧室外壁设有燃烧室光学观测窗,燃烧室观测窗外设有平面激光发射器;所述的缓冲腔垂直于气流方向上装有排气管路,缓冲腔正对气流方向上安装有缓冲腔光学观测窗,观测窗外设有高速摄影仪。利用该光学测量试验系统和测量方法,可以对燃气轮机或内燃机中燃油经喷嘴喷入燃烧室中某一横截面上燃油蒸发率进行定量测量,试验结果可用于对燃烧室与喷嘴的设计进行优化。【IPC分类】G01N21-84【公开号】CN104807819【申请号】CN201510170974【专利技术人】颜应文, 王亚军, 李井华, 党龙飞, 刘勇 【申请人】南京航空航天大学【公开日】2015年7月29日【申请日】2015年4月10日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种喷嘴雾化燃油蒸发率光学测量试验装置,其特征在于:包括沿气流方向依次连接的燃烧室(9)和缓冲腔(3),其中,所述的燃烧室(9)内设有喷嘴(1),燃烧室(9)外壁设有燃烧室光学观测窗(2),燃烧室光学观测窗(2)外设有平面激光发射器(7);所述的缓冲腔(3)垂直于气流方向上装有排气管路(4),缓冲腔(3)正对气流方向上安装有缓冲腔光学观测窗(5),缓冲腔光学观测窗(5)外设有高速摄影仪(6)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:颜应文,王亚军,李井华,党龙飞,刘勇,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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