[發(fā)明專利]一種用于可視化研究的微型燃燒器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810953261.3
• 申請(qǐng)日: 2018-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN109210534A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐愛坤;蔡濤;周諶;黃秋涵;李建明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): F23D14/02
• 分類號(hào): F23D14/02;F23D14/68
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 朱少華

本發(fā)明公開了一種用于可視化研究的微型燃燒器，其特征在于，包括底座、凸臺(tái)、螺紋孔、燃燒器、出氣口、濾網(wǎng)、凹槽和進(jìn)氣口。所述底座下端為氣體入口，燃料和氧化劑在其內(nèi)部進(jìn)行混合，另一端加工一凸臺(tái)，所述燃燒器通過螺紋孔安裝在底座形成連通，所述凸臺(tái)與凹槽之間布置不同目數(shù)的濾網(wǎng)?？紤]到燃燒器的材料為石英玻璃，可直觀地觀察燃燒過程中火焰形態(tài)結(jié)構(gòu)及不穩(wěn)定火焰的轉(zhuǎn)變規(guī)律，具有一定的可視化研究價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微尺度燃燒領(lǐng)域，尤其涉及一種用于可視化研究的微型燃燒器。

背景技術(shù)

隨著微加工技術(shù)的發(fā)展，以微小尺寸為特征的微型機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro-Mechanical System，簡稱MEMS)已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。MEMS是一種集微傳感器、微執(zhí)行器、微電路和微能源為一體的裝置。MEMS若要發(fā)揮其微型化的優(yōu)勢(shì)，則需要微小的動(dòng)力系統(tǒng)來提供動(dòng)力和電源，這促使了微型動(dòng)力系統(tǒng)(power MEMS)的迅速發(fā)展。

作為微型動(dòng)力系統(tǒng)的核心部件，微型燃燒器承擔(dān)著為系統(tǒng)提供能量的關(guān)鍵作用。碳?xì)淙剂吓c氧化劑在其內(nèi)部燃燒，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，從而進(jìn)行后續(xù)性能的輸出。因此，如何改善微型燃燒器的燃燒過程是基于微尺度燃燒的微型動(dòng)力裝置的主要問題之一。

不同于常規(guī)尺度燃燒，當(dāng)燃燒器微小化后燃燒會(huì)存在駐留時(shí)間短、熱損失大以及火焰淬熄等問題。為此，微型燃燒器內(nèi)的進(jìn)氣速度分布及火焰形態(tài)轉(zhuǎn)變規(guī)律顯得尤其重要，系統(tǒng)全面地分析火焰失穩(wěn)機(jī)制也是很有必要的。微型燃燒器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅會(huì)影響內(nèi)部氣體的流動(dòng)方式，而且會(huì)影響燃燒過程的好壞程度進(jìn)而決定著其能量的輸出，而混合氣在微型燃燒器內(nèi)的速度分布直接關(guān)乎燃燒效率、排放控制和不穩(wěn)定性等問題，這些嚴(yán)重地制約著微型動(dòng)力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，設(shè)計(jì)一種能直觀火焰結(jié)構(gòu)的燃燒器對(duì)于改善微尺度條件下燃燒過程具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

中國專利申請(qǐng)201621465575.1公開了一種可視化燃燒過程監(jiān)測裝置，其特征在于：整體呈筒狀結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)筒和外筒，內(nèi)筒和外筒之間有夾層空間，內(nèi)筒中為燃燒空間；所述外筒筒壁上設(shè)置有夾層冷空氣進(jìn)口，內(nèi)筒筒壁上設(shè)置有內(nèi)筒冷空氣進(jìn)口；所述外筒筒壁上還設(shè)置有若干壓力波動(dòng)引壓管，壓力波動(dòng)引壓管穿過外筒筒壁和內(nèi)筒筒壁與燃燒空間連通；所述監(jiān)測裝置的底部為燃料和空氣進(jìn)口，連接燒嘴；所述監(jiān)測裝置的頂部為高溫?zé)煔獬隹?，連接排煙管道。

所述夾層冷空氣進(jìn)口位于外筒筒壁上的靠近燃料和空氣進(jìn)口的位置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況需要設(shè)計(jì)其個(gè)數(shù)和口徑。

所述內(nèi)筒冷空氣進(jìn)口位于內(nèi)筒筒壁上的靠近高溫?zé)煔獬隹诘奈恢茫鶕?jù)實(shí)驗(yàn)情況需要設(shè)計(jì)其個(gè)數(shù)和口徑。

所述內(nèi)筒筒壁的中間位置還設(shè)置有空氣進(jìn)氣孔，根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況需要設(shè)計(jì)其個(gè)數(shù)和孔徑。

所述壓力波動(dòng)引壓管的個(gè)數(shù)和口徑根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況需要設(shè)計(jì)，可以設(shè)計(jì)為不同軸向和不同周向的。

所述裝置整體采用石英材料制作。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的雙筒結(jié)構(gòu)，可以使得內(nèi)外筒之間為冷卻空氣夾層，可以對(duì)內(nèi)筒進(jìn)行一定的冷卻，有效減低內(nèi)筒溫度，延長實(shí)驗(yàn)裝置的壽命。

在內(nèi)筒進(jìn)出口中間位置開設(shè)空氣進(jìn)氣孔，通過控制進(jìn)氣孔的孔徑和位置，改變進(jìn)入內(nèi)筒的冷卻空氣流量和射流深度，可以調(diào)節(jié)內(nèi)筒內(nèi)的溫度分布，用于燃燒振蕩、出口溫度分布、內(nèi)部流動(dòng)特性等問題的研究。

在不同軸向和周向位置設(shè)計(jì)了壓力波動(dòng)引壓管。可以對(duì)燃燒筒內(nèi)的靜壓和壓力波動(dòng)特性進(jìn)行測試，用于研究燃燒中的燃燒振蕩以及聲學(xué)特性問題。

采用石英作為燃燒室材料，可以長期工作在1100℃，軟化溫度約為1700℃?？梢赃M(jìn)行多種燃料的擴(kuò)散燃燒、預(yù)混燃燒以及部分燃燒試驗(yàn)。不需要特別復(fù)雜的冷卻設(shè)計(jì)，具有良好的使用壽命和較低的加工成本。