一种基于热流量法测定碳氢燃料层流燃烧速度的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于热流量法测定碳氢燃料层流燃烧速度的实验装置，包括燃料进料系统、预混装置、燃烧系统和控制系统；所述燃料进料系统包括高压空气储存罐、氮气储存罐、油箱、燃料发射泵、缓冲罐、质量流量计和阀门；所述预混装置包括预混段、加热段、稳流段；所述燃烧系统包括1个热流量炉；所述控制系统包括电脑和数据采集器。本实用新型专利技术设计的基于热流量法测定碳氢燃料火焰层流燃烧速度的实验装置具有操作简单的特点。

Experimental device for measuring laminar burning velocity of hydrocarbon fuel based on heat flow method

The utility model provides an experimental device based on heat flow method for the determination of hydrocarbon fuel, the laminar burning velocity, including fuel feeding system, pre combustion system and control system, mixing device; feeding system comprises a high-pressure air storage tank, storage tank, fuel tank, fuel nitrogen emission pump, buffer tank, mass flow meter and valve the fuel; the pre mixing device comprises a pre mixing section, a heating section, the section; the combustion system includes 1 heat flow furnace; the control system comprises a computer and data acquisition. The utility model has the advantages of simple operation, and the experimental device for measuring the laminar burning velocity of the hydrocarbon fuel flame based on the heat flow method.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及液体碳氢燃料层流燃烧速度的测量，具体指一种基于热流量法测定碳氢燃料层流燃烧速度的实验装置。
技术介绍
热流量法是在1993年由Goey等人提出，它利用一个多孔黄铜炉盘作为燃烧表面，将未燃预混气体从底部的进气道进入热流量炉的主体腔，随后使稳定火焰所需的热量达到平衡，最终到达顶部的黄铜炉盘面进行燃烧。热流量法自提出后得到了广泛应用，目前用热流量法测层流火焰燃烧速度的实验基本都采用气体燃料。由于液体碳氢燃料具有能量密度大的特点，其一直是各类热动力机械主要的能量来源，但常见的液体碳氢燃料具有较大的分子量和黏性，使其充分燃烧具有一定难度，而研究层流燃烧速度对充分认识液体碳氢燃料的燃烧特性具有重要意义，从而为各类热动力设备的设计和化学反应模型验证提供参考。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于热流量法测定碳氢燃料层流燃烧速度的实验装置。本技术是通过如下技术方案实现的：一种基于热流量法测定碳氢燃料层流燃烧速度的实验装置，包括燃料进料系统、预混装置、燃烧系统和控制系统；所述燃料进料系统包括高压空气储存罐、氮气储存罐、油箱、燃料发射泵、缓冲罐、质量流量计和阀门，所述油箱出口通过管道A连接预混装置的碳氢燃料进口，管道A上沿油箱出口至碳氢燃料进口方向依次设有燃料发射泵、缓冲罐、质量流量计和阀门；所述氮气储存罐出口设有管道B，管道B上沿氮气储存罐出口至管道B出口端方向依次设有缓冲罐、质量流量计和阀门；所述高压空气储存罐出口设有管道C，管道C上沿高压空气储存罐出口至管道C出口端方向依次设有缓冲罐、质量流量计和阀门；所述预混装置包括预混段、加热段、稳流段，所述加热段位于所述预混段下部，所述预混段下端出口与所述稳流段上端进口连接，所述稳流段下端设有一个预混装置出口；所述预混段与稳流段均为圆柱形，所述稳流段内径大于所述预混段内径；所述预混段包括1个碳氢燃料进口、3个进气管和1个四通接头，所述碳氢燃料进口设于预混段顶端，所述碳氢燃料进口设有一个高压雾化喷嘴；所述3个进气管设于预混段侧壁上部，所述四通接头的3个出口端分别与所述3个进气管连接，四通接头的1个进口端与所述管道B出口端或管道C出口端连接；所述加热段包括1个高温金属筛板，所述高温金属筛板上均匀错位分布有圆孔，每排圆孔之间分布有加热电阻丝；高温金属筛板连接有1个温度传感器；所述燃烧系统包括1个热流量炉，所述热流量炉底部的预混燃料进口通过管道与所述预混装置出口连接；所述控制系统包括电脑和数据采集器，所述电脑与数据采集器和质量流量计均为电性连接，所述数据采集器与所述热流量炉和所述高温金属筛板上的温度传感器均为电性连接。进一步，所述3个进气管以等边三角形的形式分布在预混段侧壁上部的周向。进一步，所述3个进气管进气方向与所述预混装置的气体流向均呈45°夹角，即三个进气管呈45°倾斜。进一步，所述3个进气管的入口处均设有旋流片。所述预混段的设计如下：顶部正中间的碳氢燃料进口，用以通入液体碳氢燃料，实现初次雾化过程，3个进气管均呈45°倾斜，同时加装旋流片用来改变进气流动方式，从而促进液体燃料的二次雾化；所述加热段布置一个高温金属筛板，高温金属筛板上均匀错位分布有圆孔，每排圆孔之间分布加热电阻丝，并加热保持在一定温度，用以促进燃料的蒸发汽化过程。高温金属筛板连接的温度传感器，用来反馈筛板加热温度给电脑，实验要求金属加热筛板温度不能高于液态燃料最低裂解温度，通过温度传感器的反馈可以有效控制温度；预混的燃料与空气随后通过一个扩张的稳流段，以稳定混气流速。所述稳流段在加热段下方，用以稳定预混燃料的流动状态，稳流段下方中心设有一个燃料出口。所述热流量炉为现有热流量炉，其底部中心设有一个预混燃料进口，该进口通过管道与预混装置的燃料出口连接；所述热流量炉还包含25℃和85℃恒温水浴装置，在实验时，由恒温水浴保持的冷却水不断循环，带走主腔体的热量，使主腔内的未燃燃料保持在恒定温度。所述数据采集器与热流量炉和高温金属筛板上的温度传感器连接，数据采集的结果最终上传至电脑。进一步，所述四通接头的三个出口端分别与预混装置上的3个进气管相连接，其入口端在实验前与氮气管道连接，实验前通入氮气是为了排除前次实验中可燃与已燃废气的影响，实验正式开始时再将接头与氮气管道断开，接上高压空气管道。同时进入的三股高压高速气体对液态燃料有冲击作用，可一定程度上强化液态燃料的雾化，并促进燃料与氧化剂的混合，随后预混燃料一同进入加热段，经过高温金属筛板，再一起进入扩张后的稳流段。所述预混装置的加热段布置一个高温金属筛板，上面均匀分布电阻丝，有益效果：(1)本技术设计的基于热流量法测定碳氢燃料火焰层流燃烧速度的实验装置具有操作简单的特点。(2)预混装置中燃料的进入是从上往下，在入口处加装了高压雾化喷嘴；空气的进气口是在预混段处的中心孔周向以等边三角形的形式均匀分布，且三个进气管呈45°倾斜，同时加装旋流片用来改变进气流动方式，三个空气进口形成的三股高速旋流可强化燃料的雾化及与空气的相互混合，这有利于液态碳氢燃料的充分燃烧。(3)预混装置的加热段布置一个高温金属筛板，且该高温金属筛板上有电阻丝进行加热，有助于液态燃料的蒸发汽化。高温金属筛板外连接一个温度传感器，用来反馈高温金属筛板加热温度，实验要求高温金属筛板温度不能高于液态燃料最低裂解温度，通过温度传感器的反馈可以有效控制温度。附图说明图1为本技术的结构系统示意图；图2为预混装置的立体结构示意图；图3为高温金属筛板的立体结构示意图。图中，1-预混装置，2-高压空气储存罐，3-氮气储存罐，4-油箱，5-燃料发射泵，6-电脑，7-数据采集器，8-热流量炉，9-四通接头，10、11、12-缓冲罐，13、14、15-质量流量计，16、17、18-阀门具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述：如图1～3所示，一种基于热流量法测定碳氢燃料层流燃烧速度的实验装置，包括燃料进料系统、预混装置、燃烧系统和控制系统；所述燃料进料系统包括高压空气储存罐2、氮气储存罐3、油箱4、燃料发射泵5、缓冲罐10，11，12、质量流量计13，14，15和阀门16，17，18，所述油箱4出口通过管道A连接预混装置的碳氢燃料进口1-1，管道A上沿油箱4出口至碳氢燃料进口1-1方向依次设有燃料发射泵5、缓冲罐10、质量流量计13和阀门16；所述氮气储存罐3出口设有管道B，管道B上沿氮气储存罐3出口至管道B出口端方向依次设有缓冲罐11、质量流量计14和阀门17；所述高压空气储存罐2出口设有管道C，管道C上沿高压空气储存罐2出口至管道C出口端方向依次设有缓冲罐12、质量流量计15和阀门18；所述预混装置包括预混段1-7、加热段、稳流段1-5，所述加热段位于所述预混段1-7下部，所述预混段1-7下端出口与所述稳流段1-5上端进口连接，所述稳流段1-5下端设有一个预混装置出口1-6；所述预混段1-7与稳流段1-5均为圆柱形，所述稳流段1-5内径大于所述预混段1-7内径；所述预混段1-7包括1个碳氢燃料进口1-1、3个进气管1-2，1-3，1-8和1个四通接头9，所述碳氢燃料进口1-1设于预混段1-7顶端，所述碳氢燃料进口1-1设有一个高压雾化喷嘴；所述3个进气管1-2，1-3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热流量法测定碳氢燃料层流燃烧速度的实验装置，其特征在于，包括燃料进料系统、预混装置、燃烧系统和控制系统；所述燃料进料系统包括高压空气储存罐(2)、氮气储存罐(3)、油箱(4)、燃料发射泵(5)、缓冲罐(10，11，12)、质量流量计(13，14，15)和阀门(16，17，18)，所述油箱(4)出口通过管道A连接预混装置的碳氢燃料进口(1‑1)，管道A上沿油箱(4)出口至碳氢燃料进口(1‑1)方向依次设有燃料发射泵(5)、缓冲罐(10)、质量流量计(13)和阀门(16)；所述氮气储存罐(3)出口设有管道B，管道B上沿氮气储存罐(3)出口至管道B出口端方向依次设有缓冲罐(11)、质量流量计(14)和阀门(17)；所述高压空气储存罐(2)出口设有管道C，管道C上沿高压空气储存罐(2)出口至管道C出口端方向依次设有缓冲罐(12)、质量流量计(15)和阀门(18)；所述预混装置包括预混段(1‑7)、加热段、稳流段(1‑5)，所述加热段位于所述预混段(1‑7)下部，所述预混段(1‑7)下端出口与所述稳流段(1‑5)上端进口连接，所述稳流段(1‑5)下端设有一个预混装置出口(1‑6)；所述预混段(1‑7)与稳流段(1‑5)均为圆柱形，所述稳流段(1‑5)内径大于所述预混段(1‑7)内径；所述预混段(1‑7)包括1个碳氢燃料进口(1‑1)、3个进气管(1‑2，1‑3，1‑8)和1个四通接头(9)，所述碳氢燃料进口(1‑1)设于预混段(1‑7)顶端，所述碳氢燃料进口(1‑1)设有一个高压雾化喷嘴；所述3个进气管(1‑2，1‑3，1‑8)设于预混段(1‑7)侧壁上部，所述四通接头(9)的3个出口端分别与所述3个进气管(1‑2，1‑3，1‑8)连接，四通接头(9)的1个进口端与所述管道B出口端或管道C出口端连接；所述加热段包括1个高温金属筛板(1‑4)，所述高温金属筛板(1‑4)上均匀错位分布有圆孔，每排圆孔之间分布有加热电阻丝；高温金属筛板(1‑4)连接有1个温度传感器；所述燃烧系统包括1个热流量炉(8)，所述热流量炉(8)底部的预混燃料进口通过管道与所述预混装置出口(1‑6)连接；所述控制系统包括电脑(6)和数据采集器(7)，所述电脑(6)与数据采集器(7)和质量流量计(13，14，15)均为电性连接，所述数据采集器(7)与所述热流量炉(8)和所述高温金属筛板(1‑4)上的温度传感器均为电性连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于热流量法测定碳氢燃料层流燃烧速度的实验装置，其特征在于，包括燃料进料系统、预混装置、燃烧系统和控制系统；所述燃料进料系统包括高压空气储存罐(2)、氮气储存罐(3)、油箱(4)、燃料发射泵(5)、缓冲罐(10，11，12)、质量流量计(13，14，15)和阀门(16，17，18)，所述油箱(4)出口通过管道A连接预混装置的碳氢燃料进口(1-1)，管道A上沿油箱(4)出口至碳氢燃料进口(1-1)方向依次设有燃料发射泵(5)、缓冲罐(10)、质量流量计(13)和阀门(16)；所述氮气储存罐(3)出口设有管道B，管道B上沿氮气储存罐(3)出口至管道B出口端方向依次设有缓冲罐(11)、质量流量计(14)和阀门(17)；所述高压空气储存罐(2)出口设有管道C，管道C上沿高压空气储存罐(2)出口至管道C出口端方向依次设有缓冲罐(12)、质量流量计(15)和阀门(18)；所述预混装置包括预混段(1-7)、加热段、稳流段(1-5)，所述加热段位于所述预混段(1-7)下部，所述预混段(1-7)下端出口与所述稳流段(1-5)上端进口连接，所述稳流段(1-5)下端设有一个预混装置出口(1-6)；所述预混段(1-7)与稳流段(1-5)均为圆柱形，所述稳流段(1-5)内径大于所述预混段(1-7)内径；所述预混段(1-7)包括1个碳氢燃料进口(1-1)、3个进气管(1-2，1-3，1-8)和1个四通接头(9)，所述碳氢燃料进口(1-1)设于预混段(1-7)顶端，所述碳氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱跃进，张晨欣，潘振华，张彭岗，潘剑锋，唐爱坤，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32