[實用新型]一種金屬和水反應的渦流燃燒裝置

有效

• 申請號: 201420346451.6
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN203925779U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 劉平安;趙怡;苗成林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02K7/10
• 分類號: F02K7/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種渦流燃燒裝置，尤其涉及一種金屬和水反應的渦流燃燒裝置。

背景技術

目前，活潑金屬顆粒和水的反應被引入到水下航行體推進裝置系統中。但國內傳統的水下沖壓發動機的燃燒裝置的燃燒效率并不理想，試驗可以發現，有許多固體殘留在發動機內部。導致這一結果的主要原因是金屬氧化物的產生，包裹在金屬顆粒表面阻止了燃燒繼續進行。傳統的發動機結構不能很好地完成水蒸汽與金屬顆粒的接觸燃燒，大大降低了反應速率，影響發動機性能。

發明內容

本實用新型的目的是為了彌補現有水下發動機金屬與水反應混合效率低，不能充分發揮其化學性能的缺點，而提供一種金屬和水反應的渦流燃燒裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：包括燃燒室，燃燒室的上部分是圓環形容器、下部分是圓錐形容器，所述圓環形容器包括外壁、內壁、連接內壁與外壁的上蓋和內壁包圍的底蓋，圓環形容器外壁設置金屬噴嘴，圓環形容器內壁設置水噴嘴，水噴嘴的位置與金屬噴嘴的位置相對應，圓錐形容器的上部與圓環形容器的外壁下端對接，圓錐形容器的底部與噴管連接。

本實用新型還包括這樣一些結構特征：

1.在圓錐形容器底部設置二次燃燒室，二次燃燒室外壁設置二次注水噴嘴，噴管與二次燃燒室的出口位置連接。

2.所述金屬噴嘴和水噴嘴是質量流量控制噴嘴或在金屬噴嘴和水噴嘴前端設置質量流量控制器。

3.至少有兩個所述金屬噴嘴和水噴嘴。

4.所述噴管是漸擴形狀。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型的金屬粉末由中性氣體攜帶，可以通過調節噴嘴流量控制金屬粉末的流入質量；金屬噴嘴和水噴嘴設置在同一切向的相應位置，可以使得金屬粉末和水通過對沖接觸作用達到混合反應劇烈區，本實用新型不僅可以延長燃料在燃燒器內的滯留時間即延長金屬和水反應時間，還可以通過對沖碰撞作用使金屬粉末燃料能夠和水充分混合進行充分的反應。沖擊作用使得物質之間相互碰撞摩擦，破壞了反應過程中形成在金屬表面的氧化膜，使金屬區域暴露出來從而進一步和水劇烈燃燒，增強其燃燒特性。燃燒室的下部分是圓錐體，方便未發生反應的金屬粉末進入二次燃燒室進行再一次燃燒，在二次燃燒室的靠上部位，有一個二次注水孔，目的是增加出口質量流量，又使未完全燃燒的金屬粉末與二次注入的水進行充分反應，增加能量利用率，從而提高燃料的作功能力。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型的剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步詳細描述。

實施案例一：結合圖1，本實用新型的渦流燃燒裝置包括燃燒室3，燃燒室3的上部分是圓環形容器、下部分是圓錐形容器，所述圓環形容器包括外壁、內壁、連接內壁與外壁的上蓋7和內壁包圍的底蓋8，圓環形容器外壁設置金屬噴嘴1，圓環形容器內壁設置水噴嘴2，水噴嘴2的位置與金屬噴嘴1的位置相對應，圓錐形容器的上部與圓環形容器的外壁下端對接，圓錐形容器的底部與噴管5連接，噴管5是漸擴形狀。所述上部分圓環形容器上端貫穿，也即內壁和外壁之間設置有上蓋7，可以在圓環形內壁圍成的中間空隙部分向水噴嘴2里注入水。金屬粉末從金屬噴嘴1由中性氣體攜帶進入圓環形容器3，水液滴通過水噴嘴2進入圓環形容器3，金屬流與水流互相沖刷，在圓環形容器3內劇烈混合，并經點火器點火引燃(這里未畫出點火器)。點燃后，混合的金屬粉末和水反應劇烈，產生大量高溫燃氣和金屬氧化物，因為金屬粉末是和中性氣體一起注入，使得金屬粉末噴嘴比水噴嘴注入的物質多，速度更大，經過對沖作用后，渦流燃燒器內部氣流沿金屬噴嘴1流入方向形成渦流，這使金屬和水混合更加充分，同時延長反應時間。噴管5可以使燃燒室內壓力保持穩定，燃氣出口速度得到提高。

在本實用新型的實施過程中，在圓環形容器外壁、內壁可以相對應的設置多個金屬噴嘴1和水噴嘴2，使金屬粉末和水能夠更好的混合。所述的金屬噴嘴1和水噴嘴2是質量流量控制噴嘴或在金屬噴嘴1和水噴嘴2上設置質量流量控制器。

實施案例二：根據實施案例一所述的渦流燃燒裝置，在圓錐形容器底部設置二次燃燒室4，二次燃燒室4外壁設置二次注水噴嘴6，噴管5與二次燃燒室6的出口位置連接。

則在燃燒室發生反應后的中性氣體和水蒸氣帶動未完全反應的金屬顆粒會向噴管出口方向運動，首先進入二次燃燒室4，而在二次燃燒室4的靠上部位設置一個二次注水噴嘴6，則未反應的未完全反應的金屬顆粒與由二次注水噴嘴6注入的水進行二次燃燒，能源利用率增加，也提高了燃料的做功能力，使金屬和水反應達到最佳比例，增加能量利用率，從而提高燃料的作功能力，既能得到最大的燃燒效率，又能產生最大的推力。二次燃燒室出口4位置連接一噴管5，可以使燃燒器內壓力保持穩定，燃氣出口速度得到提高。