[发明专利]一种以航空煤油为燃料的预混预蒸发本生灯燃烧试验装置

说明书

本发明公开了一种以航空煤油为燃料的预混预蒸发本生灯燃烧试验装置，属于能源与环境领域，在本生灯燃料进口和空气进口前分别增加两套电加热装置，通过程控燃油电加热器功率将液态的航空煤油完全加热成气态燃料，在本生灯的混合腔体中与被加热的空气充分混合成可燃混气，之后在本生灯出口获得预混预蒸发燃烧火焰，通过设计好的测温热电偶或取样管对火焰温度或燃气成分进行测量。同时，系统由空气泵和程控微量注射泵对空气流量和燃油流量进行精确控制，通过调节两个泵的流速配比，即通过控制灯管出口雷诺数，从而可获得层流火焰或湍流火焰两种不同形态的燃烧火焰，多样性火焰弥补了现有本生灯火焰的单一性的缺点。

技术领域

本发明属于能源与环境领域，涉及一种可以直接燃烧液态航空煤油的预混预蒸发本生灯燃烧试验装置。

背景技术

在燃烧专业与燃烧火焰特性研究中，本生灯由于操作方便、结构简单、火焰温度高等优点常用作试验演示装置，可以得到不同形状的火焰。目前被广泛使用的本生灯，大多是以甲烷等气态燃料作为可燃气，且无法控制火焰形态，具体是指无法同时获得层流和湍流火焰，对实际直接供给液态燃油燃烧过程的研究缺乏参考依据。此外，利用甲烷等气态燃料作为可燃气的本生灯火焰结构单一。目前的现有技术中利用可直接燃烧液态航空煤油的本生灯还很罕见。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题以及研究空白缺陷，设计一款可直接燃烧液态航空煤油的本生灯，燃油通过程控燃油电加热器加热蒸发与空气形成预混预蒸发的可燃混气，并且可以直接控制程控微量燃油注射泵和空气泵的流量来获得层流火焰或者湍流火焰。

本发明是这样实现的：

本发明公开了一种以航空煤油为燃料的预混预蒸发本生灯燃烧试验装置，该装置包括试验支架平台，所述的试验支架平台分为上中下三层平台。

试验支架平台中层平台上设置有本生灯；本生灯包括本生灯灯座、本生灯灯座上方的本生灯气体混合腔、本生灯气体混合腔上方连通有本生灯灯管；所述的本生灯气体混合腔上方还设置有本生灯可燃气进口、本生灯空气进口；本生灯可燃气进口依次通过管道与试验支架平台上层平台中的程控燃油电加热器、程控微量燃油注射泵连接；本生灯空气进口依次通过管道与试验支架平台下层平台中的程控空气加热器、转子流量计、空气泵连接。

本发明的试验装置可以直接以液体煤油为燃料，为本生灯增加一套辅助的程控煤油电加热器，即程控燃油电加热器。将液态的煤油加热蒸发形成气态煤油，同时空气也需要一套程控空气电加热器，通过程序控制调节两个加热室的最高加热温度，可以获得不同温度的可燃混气。具体为：该试验装置通过空气泵供给空气，通过程控微量燃油注射泵精确控制燃油流量燃油通过可精确控制流量的程控注射泵供给，通过调节空气泵、程控微量燃油注射泵这两个泵不同的流量匹配，可以获得不同工况下稳定燃烧的火焰，为研究相关的火焰特性提供基础平台。

为了研究液态航空煤油真实燃烧的火焰特性，本生灯的火焰处还设置有热电偶测量不同位置火焰温度，测温结束后将热电偶更换成取样管，以便对火焰不同位置的燃气成分进行分析。本发明的系统可直接燃烧液态航空煤油的本生灯试验测量系统，通过测温热电偶对不同火焰位置的温度进行测量、或者通过取样管对不同火焰位置的燃气成分进行分析。

进一步，所述的热电偶或取样管安装在试验支架平台的程控坐标架上，通过控制两个轴的运动可对X-Z平面的所有位置进行测量。

进一步，所述的程控燃油电加热器与本生灯可燃气进口连接处，采用支架倾斜向下安装，倾斜向下安装可以防止加热器内残留煤油；此外考虑的散热和安全，外部采用石棉层保温。利用程控燃油电加热器使得液态煤油充分受热蒸发汽化成气态可燃气。

进一步，所述的程控微量燃油注射泵采用步进电机加滚珠丝杆驱动注射器来实现，丝杆上有螺纹，步进电机带动滚珠丝杆转动，丝杆转动带动与注射器固连的滑块左右移动，从而使注射器做往返活塞运动。通过调节步进电机的推进速度，从而实现微量燃油的流量精确可控。