一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块制造技术

本发明专利技术提供一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，以保证燃烧器表面产生的火焰稳定均匀，同时通过燃烧器单体的不同摆放和组合方式实现不同大小和长宽比的燃烧器表面尺寸和形状。该多孔燃烧器组合模块中每个燃烧器单体完全相同，燃烧器单体包括燃烧器表面喷口、中部整流空腔、进气口、可伸缩底座支架。燃烧器单体表面形状均为正方形，保证了燃烧器表面出口气流的均匀性。采用多个方形燃烧器单体拼接成长宽比大的线性燃烧器组合模块，弥补了单个线性燃烧器两端无气流的缺陷。本发明专利技术以共16个燃烧器单体为实施例，通过摆放和组合可以实现共27种不同表面尺寸和形状的燃烧器组合模块，在满足实验需求的同时大大节约了生产成本。

A porous burner combination module capable of simulating gas ignition source of different sizes and shapes

The present invention provides a porous burner combination module can simulate different size and shape of the gas source, to ensure that the burner surface from the flame is stable and uniform, and the burner monomer and combination of different placed in different size and aspect ratio of the size and shape of the surface of the burner. Each burner single body in the combined module of the porous burner is identical, and the combustor monomer comprises a burner surface nozzle, a central rectifying cavity, an air inlet and a telescopic base bracket. The surface of the combustor body is square, ensuring the uniformity of the airflow at the surface of the burner. A linear combustor combination module with a large square ratio and a large width ratio is made by splicing a plurality of square burner monomers to compensate for the absence of air flow at both ends of a single linear burner. The invention is a burner with a total of 16 monomers as examples, and by placing a combined burner combination module can achieve a total of 27 kinds of surface shape and size, at the same time meet the experimental requirements and greatly reduces the cost of production.

【技术实现步骤摘要】
一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块
本专利技术属于火灾安全
，涉及一种可用于模拟气体火源的多孔燃烧器，尤其涉及一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块。
技术介绍
目前，公知的燃烧器是工业锅炉用和民用燃气灶具的重要组成部分，为了燃料燃烧完全，主要采用同时向燃烧器供应燃气和空气的预混燃烧方式，且一般的燃油燃烧器喷口因燃油气化不完全容易发生结焦和堵塞。而在火灾安全技术研究领域，可燃液体、可燃固体和可燃气体是三类典型的用于模拟火源的燃料。通常我们将以可燃气体为燃料的模拟火源称为多孔气体燃烧器，可燃气体穿过燃烧器表面所钻的细孔与外界空气接触形成扩散燃烧方式。由于液体和固体燃料的燃烧同时受空气卷吸速率和来自火焰及周围环境的热反馈的影响，很难从物理机理上推导和揭示燃烧速率和火焰高度等火灾关键参数的变化规律。而辐射热反馈对气体火源的燃烧影响较小，火焰高度只与气体流量和燃烧器表面尺寸和形状有关。因此多孔气体燃烧器的使用提供了一种建立火源稳定燃烧理论模型的有效方式，并在此理论模型基础上可以进一步分析辐射的影响。前人研究中，多孔气体燃烧器表面形状多为不同长宽比的矩形，通过设置不同的火源功率来分析稳定火焰的燃烧特性。Gao等人定量研究了边长为15cm的方形多孔气体燃烧器在火源功率为15.94-106.28kW时在开放空间和模型隧道内产生的火焰高度。Kamikawa等人用边长为15cm的方形多孔气体燃烧器为火源定量研究了单个火源功率在0.5-2.0kW时的多火源方形阵列(2×2-5×5)的火焰高度。Sugawa和Takahash研究了两个线性火源在不同间距下的火焰高度，所用多孔气体燃烧器长宽比分别为20:1和40:1。Hu等人在模型隧道内定量研究了边长为30cm的方形多孔气体燃烧器在火源功率为20-120kW时的顶棚下方温度分布；所用燃烧器由2mm厚的钢板焊接，燃烧器表面共钻有361个直径为3mm的小孔，孔间距为15mm，燃烧器内壁最近的钻孔到内壁的距离为7.5mm。上述研究都没有全面涉及多孔气体燃烧器的立体空间构造。现有的用于模拟火源的燃烧器均由单个燃烧器构成，为了模拟不同火源表面尺寸和形状的燃烧，改变一种火源尺寸就需要设计一个新的燃烧器，从经济性和实用性角度考虑均欠理想。同时，对于长宽比较大的线性燃烧器，燃烧器中间部分气流较大，而纵向末端部分通常没有气流，导致火焰均匀性较差。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，以保证燃烧器表面产生的火焰稳定均匀，同时通过燃烧器单体的不同摆放和组合方式实现不同大小和长宽比的燃烧器表面尺寸和形状。本专利技术采用的技术方案为：一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，包括若干个燃烧器单体，每个燃烧器单体完全相同。所述燃烧器单体包括燃烧器表面喷口、中部整流空腔、进气口、可伸缩底座支架。所述燃烧器表面喷口，由不锈钢金属材料制成，整体形状为边长15cm的正方形，正方形的内部钻有细小的圆形通孔，通孔中心的横向和纵向间距相同。所述中部整流空腔，包括竖向四棱柱空腔和锥形体空腔；竖向四棱柱空腔与燃烧器表面喷口相连接；锥形体空腔与竖向四棱柱空腔无缝焊接。所述进气口为圆柱体空腔，上表面与锥形体空腔无缝焊接。在锥形体空腔和圆柱体空腔连接处的中间区域焊接钢丝网垫，用于支撑多孔介质材料，便于气体流入中部整流空腔。所述可伸缩底座支架，由4个圆管脚杆组成，材料为不锈钢，焊接在锥形体空腔侧面，脚杆可调节高度。所述气体燃料，采用丙烷，避免喷口结焦和堵塞。所述的一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，该组合模块的燃烧器单体表面喷口正方形内部共钻有225个直径为4mm的圆形通孔，相邻通孔中心的横向和纵向间距均为10mm，离正方形侧边最近的钻孔中心到外侧壁面的距离为5mm。所述的一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，该组合模块的燃烧器单体的竖向四棱柱空腔顶部内壁对称两侧焊接小支撑架，用于支撑燃烧器表面喷口，且便于安装和卸下燃烧器表面喷口。所述的一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，该组合模块的燃烧器单体中部整流空腔用于填充的多孔介质材料可以为砂子、钢珠、陶瓷颗粒等。所述的一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，该组合模块的燃烧器单体可伸缩底座支架的每个脚杆上部细，下部粗，二者通过螺纹无缝相连并由卡套固定，通过旋转螺纹可调节支架的高度。所述的一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，以共16个燃烧器单体为实施例，每个燃烧器单体完全相同，当固定组合燃烧器的短边长为15cm，即1个燃烧器的边长，通过并排不同的燃烧器单体个数，可以实现组合燃烧器的长宽比在1:1到16:1之间变化，共有16种组合方式；当固定组合燃烧器的短边长为30cm，即2个燃烧器边长之和，通过并排不同的燃烧器单体个数，可以实现组合燃烧器的长宽比在2:2到8:2之间变化，共有7种组合方式；当固定组合燃烧器的短边长为45cm，即3个燃烧器边长之和，通过并排不同的燃烧器单体个数，可以实现组合燃烧器的长宽比在3:3到5:2之间变化，共有3种组合方式；当固定组合燃烧器的短边长为60cm，即4个燃烧器边长之和，通过并排不同的燃烧器单体个数，可以实现组合燃烧器的长宽比为4:4，共1种组合方式；即以共16个燃烧器单体为实施例，通过摆放和组合可以实现27种不同表面尺寸和形状的燃烧器组合模块。所述的一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，为了说明目的，以共16个燃烧器单体为实施例来详细阐述燃烧器组合模块，专利技术不应限制于各个实施例，因此，根据本燃烧器单体进行任何尺寸或个数变换所做的任意长宽比的燃烧器组合模块，均属于本专利技术保护的范围。本专利技术的优点和积极效果为：(1)本专利技术中燃烧器单体表面形状均为正方形，边长15cm保证了燃烧器表面出口气流的均匀性。(2)燃烧器表面的多孔板材使用不锈钢的金属材料，而其他部分采用一般的耐高温金属材料，即保证了使用过程中不因金属腐蚀堵塞出气孔、不因高温产生变形，又减轻了燃烧器的重量。(3)竖向四棱柱空腔顶部内壁对称两侧焊接的小支撑架，保证了四棱柱空腔与燃烧器表面的无缝连接，可安装和卸下的燃烧器表面喷口，便于往空腔内填充多孔介质材料。(4)本专利技术的可伸缩底座支架，以不锈钢为材料，稳固性高，承重能力强，在保证燃烧器表面水平的同时，还可以灵活改变燃烧器的高度。(5)本专利技术所用燃料为纯丙烷气体，不易在燃烧器喷口发生结焦和堵塞。(6)本专利技术采用砂子、钢珠、陶瓷颗粒等作为多孔介质材料，实现了燃烧器喷口气流均匀，整流效果好。(7)采用多个方形燃烧器拼接成长宽比大的线性燃烧器，弥补了单个线性燃烧器两端无气流的缺陷。(8)在制作成本方面，以共16个燃烧器单体为实施例，通过摆放和组合可以实现27种不同表面尺寸和形状的燃烧器组合模块，在满足实验需求的同时大大节约了生产成本。(9)在实现功能方面，本专利技术的燃烧器单体不同摆放和组合方式不仅可用于模拟单个大面积火源的燃烧，还可通过改变燃烧器单体的间距模拟多个火源同时燃烧的情况。附图说明图1为本专利技术所述一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块的燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，其特征在于：包括若干个燃烧器单体，每个燃烧器单体完全相同，所述燃烧器单体包括燃烧器表面喷口、中部整流空腔、进气口、可伸缩底座支架，其中，所述燃烧器表面喷口，由不锈钢金属材料制成，整体形状为边长15cm的正方形，正方形的内部钻有细小的圆形通孔，通孔中心的横向和纵向间距相同；所述中部整流空腔，包括竖向四棱柱空腔和锥形体空腔；竖向四棱柱空腔与燃烧器表面喷口相连接；锥形体空腔与竖向四棱柱空腔无缝焊接；所述进气口为圆柱体空腔，上表面与锥形体空腔无缝焊接，在锥形体空腔和圆柱体空腔连接处的中间区域焊接钢丝网垫，用于支撑多孔介质材料，便于气体流入中部整流空腔；所述可伸缩底座支架，由4个圆管脚杆组成，材料为不锈钢，焊接在锥形体空腔侧面，脚杆可调节高度；所述气体燃料，采用丙烷，避免喷口结焦和堵塞。

【技术特征摘要】
1.一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，其特征在于：包括若干个燃烧器单体，每个燃烧器单体完全相同，所述燃烧器单体包括燃烧器表面喷口、中部整流空腔、进气口、可伸缩底座支架，其中，所述燃烧器表面喷口，由不锈钢金属材料制成，整体形状为边长15cm的正方形，正方形的内部钻有细小的圆形通孔，通孔中心的横向和纵向间距相同；所述中部整流空腔，包括竖向四棱柱空腔和锥形体空腔；竖向四棱柱空腔与燃烧器表面喷口相连接；锥形体空腔与竖向四棱柱空腔无缝焊接；所述进气口为圆柱体空腔，上表面与锥形体空腔无缝焊接，在锥形体空腔和圆柱体空腔连接处的中间区域焊接钢丝网垫，用于支撑多孔介质材料，便于气体流入中部整流空腔；所述可伸缩底座支架，由4个圆管脚杆组成，材料为不锈钢，焊接在锥形体空腔侧面，脚杆可调节高度；所述气体燃料，采用丙烷，避免喷口结焦和堵塞。2.根据权利要求1所述的一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，其特征在于：该组合模块的燃烧器单体表面喷口正方形内部共钻有225个直径为4mm的圆形通孔，相邻通孔中心的横向和纵向间距均为10mm，离正方形侧边最近的钻孔中心到外侧壁面的距离为5mm。3.根据权利要求1所述的一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，其特征在于：该组合模块的燃烧器单体的竖向四棱柱空腔顶部内壁对称两侧焊接小支撑架，用于支撑燃烧器表面喷口，且便于安装和卸下燃烧器表面喷口。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪杰，万华仙，高子鹤，原向勇，王浩波，李曼，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34