[發明專利]液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201410233209.2
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104062394A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 金仁瀚;劉勇;李鵬飛;朱冬清;王鎖芳
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特征在于：包括本生燈燃燒器（5），本生燈燃燒器（5）分別連接有測溫顯示器（6）、冷態空氣加熱系統和液體燃料蒸發系統，其中液體燃料蒸發系統通過橡皮管道（2）與注射泵（1）相連，冷態空氣加熱系統與外部空氣相通；本生燈燃燒器（5）旁裝有火焰圖像采集與處理裝置。

2.根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特征在于：所述的冷態空氣加熱系統液體燃料蒸發管道（3）以及與液體燃料蒸發管道（3）連接的第一點調壓器（4）。

3.根據權利要求2所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特征在于：所述的液體燃料蒸發管道（3）傾斜放置，與水平面夾角為10-20°，所述的液體燃料蒸發管道（3）從外到內依次由保溫陶瓷管、石英玻璃管、鎳鉻電加熱絲組成，其中鎳鉻電加熱絲采用螺旋線纏繞方式并采用前密后疏的布置方式。

4.根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特征在于：所述的冷態空氣加熱系統包括依次連接的穩壓立式儲氣罐（12）、浮子流量計（11）以及冷態空氣加熱管道（10），其中穩壓立式儲氣罐（12）與外部空氣相通，冷態空氣加熱管道（10）與本生燈燃燒器5相連，冷態空氣加熱管道（10）還連接有第二電調壓器9。

5.根據權利要求4所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特征在于：所述的冷態空氣加熱管道（10）從內到外依次為加熱銅管中、石英玻璃管、保溫陶瓷管；所述的浮子流量器空氣流量為0L/h～600L/h；所述的第二電調壓器調壓范圍為0～250V。

6.根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特征在于：所述的本生燈燃燒器（5）出口為螺旋可替換結構，出口內徑為5mm～15mm。

7.根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特征在于：所述的火焰圖像采集與處理裝置包括高速攝像機（7）以及與高速攝像機（7）相連的計算機8。

8.根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特征在于：所述的注射泵（1）流量可控，最大燃燒流量為500ml/h。

9.一種以上任意一項權利要求所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置的測量方法，其特征在于包括以下步驟：

1）打開注射泵，設定燃料流量；

2）打開液體燃料蒸發管道電源，選擇第一電調壓器電壓，調節液體燃料蒸發管道內的壓力；

3）打開空氣穩壓立式儲氣灌，利用浮子流量計選擇空氣流量；

4）打開冷態空氣加熱管道電源，選擇第二電調壓器電壓，調節冷態空氣加熱管道內的壓力；

5）使用電火花點火器點火，在本生燈出口形成穩定的層流火焰鋒面；

6）利用電子顯示器讀出本生燈層流火焰溫度，使其溫度穩定，打開高速相機捕獲如圖4所示的本生燈出口層流火焰鋒面；

7）對本生燈火焰圖像進行包括圖像剪裁、灰度化、灰度拉伸、邊緣提取、二值化、確定錐角、計算角度的批量處理；

8）根據公式計算在該條件下的層流火焰傳播速度，式中表示錐形火焰面上法向火焰傳播速度，燃氣出口速度，表示火焰面頂角。

10.根據權利要求9所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置的測量方法，其特征在于包括以下步驟：

1）通過調節空氣流量，獲得不同當量比層流火焰傳播速度的變化曲線；

2）通過調節電調壓器，改變混氣溫度，再在同一溫度下調節空氣流量，獲得不同溫度下層流火焰傳播速度隨當量比的變化曲線；

3）通過調節燃油流量，獲得熄火極限隨液體燃料流量變化曲線；

4）通過調節電調壓器，改變混氣溫度，獲得貧油點火、熄火極限隨混氣溫度變化曲線；

5）根據以上步驟得到的曲線圖，得到測量液體燃料的貧油點火、熄火極限。