[发明专利]一种基于金属基颗粒与微波协同的燃烧系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于金属基颗粒与微波协同的燃烧系统及方法，所述系统包括：颗粒储存输送装置，用于存储和输送金属基颗粒；燃烧室，与所述颗粒储存输送装置连接，所述金属基颗粒喷注至所述燃烧室内；微波发生器，与所述燃烧室连接，用于对所述燃烧室进行微波激励；控制器，与所述微波发生器连接，用于控制所述微波的输出参数。在金属基颗粒的作用下，能有效地加快火焰速度，提高燃烧强度，提高微波能量馈入效率。

技术领域

本发明涉及发动机燃烧装置技术领域，特别是涉及一种基于金属基颗粒与微波协同的燃烧系统及方法。

背景技术

随着燃烧装置类型的不断发展，其应用场景和应用对象不断拓宽，多用途和多应用场景给燃烧的高效进行提出更高的要求。在部分极端情况下，例如高原汽车发动机的高效燃烧、超燃冲压发动机的火焰稳燃和大背景压力下的有效点火等，上述场景均对先进的辅助燃烧装置提出了迫切需求。

微波辅助燃烧技术作为一种很有前景的方法，在许多应用中得到了证实，其能增强火焰燃烧强度，并通过扩展原始等离子体来提高等离子体密度，从化学反应动力学的角度加速燃烧。但微波辅助燃烧并不能有效地解决面对恶劣工况时的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于金属基颗粒与微波协同的燃烧系统及方法，通过注入金属基颗粒，并施加与之参数匹配的微波激励，使得微波能量被燃烧区域金属基颗粒强烈吸收，在金属基颗粒附近激发等离子体，等离子中的活性基团将加速燃烧反应过程，提升燃烧强度。同时，由于颗粒的大介电常数，其表面会产生较大的损耗电流，导致颗粒表面温度升高，在火焰中形成多个助燃区，加快火焰速度，大幅提高微波能量馈入效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于金属基颗粒与微波协同的燃烧系统，包括：

颗粒储存输送装置，用于存储和输送金属基颗粒；

燃烧室，与所述颗粒储存输送装置连接，所述金属基颗粒喷注至所述燃烧室内；

微波发生器，与所述燃烧室连接，用于对所述燃烧室进行微波激励；

控制器，与所述微波发生器连接，用于控制所述微波的输出参数。

优选地，所述颗粒储存输送装置与所述燃烧室之间通过颗粒管路连接，所述颗粒管路上设有颗粒阀门；

所述颗粒阀门与所述控制器连接，所述控制器通过所述颗粒阀门控制所述金属基颗粒的流量和流速。

优选地，所述燃烧室上设置有入射口，所述入射口处设置有挡板，所述挡板与所述燃烧室密封；

所述微波发生器通过第一波导管与所述第二波导管连接，所述第二波导管与所述挡板密封连接；

所述微波发生器产生的微波透过所述挡板作用于所述燃烧室。

优选地，所述微波发生器为固态微波源和微波磁控管中任意一者或两者的组合。

优选地，所述挡板的材质具有低介电常数。

本发明还提供了一种基于金属基颗粒与微波协同的燃烧方法，所述方法适用于上述的系统，所述方法包括：

基于火焰燃烧状态和增强需求，设定控制器的输出参数和金属基颗粒粒径；

将设定粒径的所述金属基颗粒输送至燃烧室，开启微波发生器对所述燃烧室内发射微波进行激励；

控制器逐步调节微波的输出参数，直至所述燃烧室内微波的反射功率值最低。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：