[實用新型]一種適用于燃氣輪機的多功能燃燒室實驗系統

有效

• 申請號: 201520561212.7
• 申請日: 2015-07-29
• 公開（公告）號: CN204882077U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 李仁府;王在華;馬柳昊;廉達超;周慧;蔡倫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本實用新型屬于燃燒室實驗裝置領域，更具體地，涉及一種適用于燃氣輪機的多功能燃燒室實驗系統。

背景技術

燃燒室是燃氣輪機和航空發動機的重要組成部分，燃料在燃燒室內燃燒，燃燒過后高溫高壓的燃氣推動燃燒室后的渦輪做功。燃氣輪機和航空發動機對燃燒室的要求極高，如燃燒室能夠快速點火、穩定燃燒等。因此燃燒室內的燃燒穩定性直接影響燃氣輪機和航空發動機的性能穩定，甚至直接影響到燃氣輪機及其航空發動機的壽命。

隨著燃氣輪機及其航空發動機的發展，對如何提高燃燒效率、污染物排放、強化燃燒室內的燃燒成為研究熱點同時也是研究的難點。在燃燒室中，由于燃油和空氣混合物不像氣態或者液態那樣存在簡單的流動模型，而且在燃燒過程中存在各種物理和化學模型包括燃料的蒸發與霧化、湍流的輸運、熱輻射和熱擴散，所以對燃油和空氣的二項混合燃燒建立數學模型十分復雜，因此目前在燃氣輪機和航空發動機的燃燒室設計中主要以實驗為主。

現有的針對燃氣輪機及航空發動機燃燒室的實驗裝置較少，大部分實驗裝置為燃氫燃燒室，其存在如下問題：首先現有的實驗裝置利用空氣對燃燒室進行清洗，而殘留在燃燒室中的空氣對實驗結果具有影響；其次現有的實驗裝置只能用于研究空氣燃油非預混燃燒實驗，無法研究空氣燃油預混燃燒實驗，試驗研究具有局限性，并且在實驗時氣體直接吹入燃燒室實驗部分，沒有實現預混，使得各個部分氣體混合不充分，且速率和質量難以調節，對實驗結果影響較大；再次現有的實驗裝置無法研究實驗中二次風對實驗的影響，且對燃燒產物和廢水不能有效的處理，環境污染大。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種多功能燃燒室實驗系統，其中通過增設氣體燃油預混設備，以實現氣體和燃油的提前預混，保證各氣體成分與燃油的充分混合，使得該實驗系統適用于氣體燃油預混燃燒實驗的研究；并且通過系統中各個設備的相互配合及合理使用，使得本實驗系統可用于模擬冷態、熱態實驗，并可用于研究一次風、二次風等多種不同實驗條件對燃燒實驗的影響，具有功能多、適用性強的優點，因而尤其適用于燃氣輪機燃燒室的研究。

為實現上述目的，本實用新型提出了一種適用于燃氣輪機的多功能燃燒室實驗系統，其特征在于，包括氣體供給設備、燃油供給設備、氣體燃油預混設備、實驗燃燒室和測量設備，其中：

該氣體供給設備用于向所述氣體燃油預混設備中供給包含氧氣、二氧化碳及空氣的混合氣體；

該燃油供給設備包括相互連接的氮氣供給單元和燃油供給單元，所述燃油供給單元用于向所述氣體燃油預混設備中供給燃油；所述氮氣供給單元用于將所述實驗燃燒室中的空氣排出；

該氣體燃油預混設備用于預混合送入其內的混合氣體和燃油，以形成氣體燃油混合體，所述氣體燃油混合體通過輸送管道(21)送入所述實驗燃燒室中；

該實驗燃燒室用于模擬燃氣輪機的燃燒室，其上配備有點火設備與給風設備，所述點火設備用于點燃通入所述實驗燃燒室中的氣體燃油混合體；所述給風設備用于向所述實驗燃燒室中提供所述氣體燃油混合體輸送和燃燒所需的風；

該測量設備包括煙氣測量裝置和流場測量裝置，其中，所述煙氣測量裝置用于測量所述氣體燃油混合體燃燒后的產物及各產物的質量比；所述流場測量裝置用于測量所述實驗燃燒室中的燃燒溫度、燃燒速度及壓力。

作為進一步優選的，所述氣體供給設備包括氧氣瓶、二氧化碳瓶、空氣瓶和氣體混合瓶，其中，所述氧氣瓶、二氧化碳瓶和空氣瓶分別通過氣體輸送管道與所述氣體混合瓶相連，以便分別向所述氣體混合瓶中供給氧氣、二氧化碳和空氣；所述氣體混合瓶中的氧氣、二氧化碳和空氣按一定比例混合后獲得的混合氣體通過氣體輸送管道送入所述氣體燃油預混設備中；每個所述氣體輸送管道上均設置有閥門和質量流量計；所述空氣瓶還連接有為其提供空氣的鼓風機。

作為進一步優選的，所述給風設備為壓氣機，所述壓氣機通過一次風輸送管道與所述實驗燃燒室相連，以向實驗燃燒室中通入輸送所述氣體燃油混合體的一次風；所述壓氣機通過二次風輸送管道與所述實驗燃燒室相連，以向實驗燃燒室中通入增強所述氣體燃油混合體燃燒的二次風。

作為進一步優選的，所述一次風輸送管道上設置有閥門、質量流量計和壓力表；所述二次風輸送管道上設置有閥門、換熱器、加熱器、壓力表和質量流量計。