[发明专利]一种悬挂液滴保护罩自动分离装置及方法

说明书

本发明涉及一种悬挂液滴保护罩自动分离装置，包括夹具体、悬挂装置、保护罩连接杆、等；夹具体左右侧面设有支耳，上下表面设有中贯通孔和边贯通孔；前侧面设有紧固孔和调节孔；悬挂装置包括金属杆和石英架；金属杆末端固定连接石英架的顶板；金属杆穿过中贯通孔，且通过紧固孔内的紧固螺钉固定；保护罩连接杆穿过边贯通孔，且通过调节孔内的调节螺钉调节；保护罩连接杆中段设置有与其垂直的支杆，支杆上固定有定位螺钉；进口平板固定于高温腔上部且位于定位螺钉下方；保护罩连接杆底端固定连接石英玻璃罩顶端；金属杆、石英架和石英玻璃罩的中部形成放置热电偶的通孔；使液滴在目标位置开始蒸发时更接近初始位置的状态。

技术领域

本发明涉及内燃机高温高压环境燃油液滴蒸发与燃烧技术领域，具体涉及一种悬挂液滴保护罩自动分离装置。

背景技术

柴油机广泛应用于运输车辆船舶、农用机械设备、军事装备等领域，柴油机缸内喷雾燃烧过程十分复杂，包括喷射、雾化、蒸发、混合、燃烧等过程，其中燃油蒸发和油气混合速率严重制约柴油机燃烧效率。为此，国内外学者对燃油的雾化蒸发和油气混合做了大量的研究，设计了单液滴蒸发与燃烧实验装置。目前针对单液滴蒸发和燃烧的实验装置主要分为“挂滴法”和“飞滴法”。“挂滴法”如中国专利CN103529078A提供了“一种高温高压环境下液滴蒸发点火实验装置及其使用方法”；“飞滴法”如中国专利CN103308662A“一种高温高压单液滴蒸发与燃烧装置”。挂滴法具有方便易操作等特点，得到更广泛的使用。但是这种方式在悬挂液滴及液滴输运上也存在一些问题：(1)若在高温高压密闭环境中，燃油是通过输运管路悬挂在石英丝上；该过程会加热管路从而升高燃油初始温度，影响实验效果。目前蒸发实验环境所需温度普遍为800℃，当处于800℃时，整个实验过程时间不低于3s，“飞滴法”与“挂滴法”在800℃温度下3s内悬挂液滴由室温20℃加热至240℃，其内部管路由室温20℃加热至130℃；同时，在进行重复性对比实验时实验次数至少为两次以上，以上述相同情况进行实验，在第二次进入800℃环境时，“飞滴法”与“挂滴法”内部管路温度升温至190℃，达到轻组分柴油沸点；(2)“挂滴法”液滴悬挂装置固定，采用燃油采用推进装置推进到输送管路中，管路一部分暴露于高温腔内部，会导致管路升温迅速，燃油温度达到柴油沸点，不但会影响实验结果，而且会导致输送管路在高温下迅速老化；“飞滴法”让燃油从高温腔外部在重力作用下飞入高温腔观察位置，避免了燃油温度升温较高，但由于重力作用燃油液滴会成水滴形而不是正球形，导致液滴体积测量误差达8％；(3)悬挂液滴直径一般大于1mm，而内燃机缸中液滴直径多为20-30um，无法准确模拟缸内环境的液滴蒸发，且无法实现对微小液滴蒸发与燃烧特性的研究，因此能够悬挂越小的液滴对实验的准确性至关重要。

由此可见，无论是高温密闭空间或开放空间的“挂滴法”，都无法悬挂直径小于0.5mm的液滴，“飞滴法”则因液滴变形导致实验误差较大。目前罕有人使用微小液滴的悬挂方法，且尚无人提出悬挂液滴保护及自动分离装置。

发明内容

针对上述现有技术中悬挂液滴保护装置的不足，本发明的目的在于提供一种悬挂液滴保护罩自动分离装置，实现液滴输运过程中的隔热与保护，避免输运过程中液滴被加热与蒸发，使液滴在目标位置开始蒸发时更接近初始位置的状态；采用交叉石英丝悬挂液滴，可实现对微小直径液滴蒸发与燃烧的研究。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：