[發明專利]一種用于二氧化碳射流的防爆稀釋擴壓器

在審

• 申請號: 201811565793.6
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109569349A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 張軍;馬昊軍;羅杰;趙長浩;王國林
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: B01F5/02
• 分類號: B01F5/02;B01F3/02;G01M9/00
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 李亞東

本發明涉及一種用于二氧化碳射流的防爆稀釋擴壓器，包括同軸設置的內殼層和外殼層，外殼層與內殼層之間具有間隙，間隙形成了冷卻水通道；所述防爆稀釋擴壓器靠近用于供二氧化碳射流進入防爆稀釋擴壓器內的入口端的位置繞設有至少一個進氣環；進氣環遠離外殼層的側壁上設置有至少一個用于供稀釋氣體進入進氣環內的入口，進氣環靠近外殼層的側壁上間隔設置有多個用于供進氣環內的稀釋氣體進入防爆稀釋擴壓器內的進氣管；內殼層的側壁上開設有多個進氣孔，進氣管穿過外殼層與開設在內殼層上的進氣孔連接。本發明中的防爆稀釋擴壓器在不對風洞流場造成較大擾動的前提下，能夠對高溫CO₂射流進行實時稀釋，達到了防止爆炸危險的目的。

技術領域

本發明屬于風洞試驗技術領域，尤其涉及一種用于二氧化碳射流的防爆稀釋擴壓器。

背景技術

在現有的用于二氧化碳射流的擴壓器中，對于進入擴壓器的高溫二氧化碳射流(CO₂射流)，由于高溫CO₂射流在3000～8000℃時會出現離解，因此實際上是一氧化碳(CO)和氧原子/氧分子的混合氣體,此混合氣體在流動過程中溫度逐漸下降，當溫度下降到CO氧化反應的溫度范圍時，可能出現劇烈的氧化反應而發生爆炸，因此必須在射流降溫到CO氧化溫度前對其進行稀釋，使CO濃度降至爆炸極限以下(≤12.5％)。

目前，尚未見到用于CO₂射流稀釋的擴壓器，常見的氣體混合裝置主要有兩種：(1)預混合裝置：將不同氣體通入一個容積較大的容器中，通過自然擴散或強制對流的方式使氣體混合均勻，待混合均勻后再通過容器出口取用氣體；但是這種預混合裝置由于需要將氣體分別通入容器，待混合后才能取用，需要一定的時間甚至是強制對流才能保證混合均勻，無法進行實時混合，且需要較大的混合容器，不適合風洞運行環境，無法用于CO₂射流的防爆稀釋。(2)實時混合裝置：不同氣體分別通過各自的管道流入主管道，各種氣體在主管道流動過程中通過對流和擴散混合，主管道直接通向混合氣體使用區域；雖然這種實時混合裝置能夠實現氣體的實時混合，但由于其結構是兩種氣體直接混合，為了保證混合的均勻性，需要主管道具有較大的長度，而風洞運行過程中為了保證流場品質，必須使用專門設計的噴管和擴壓器，無法在其中單獨設置較長的管道，因此該方案也不適用于風洞條件，無法用于CO₂射流的防爆稀釋。

發明內容

本發明的目的是提供一種在不對風洞流場造成較大擾動的前提下，能夠對進入擴壓器內的高溫CO₂射流進行實時稀釋的用于二氧化碳射流的防爆稀釋擴壓器，以解決現有技術中存在的技術問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于二氧化碳射流的防爆稀釋擴壓器，所述防爆稀釋擴壓器包括同軸設置的內殼層和外殼層，所述外殼層與所述內殼層之間具有間隙，所述間隙形成了用于供冷卻水流通的冷卻水通道；所述防爆稀釋擴壓器的兩端分別為入口端和出口端，所述入口端用于供二氧化碳射流進入所述防爆稀釋擴壓器內，所述出口端用于排出所述二氧化碳射流，所述防爆稀釋擴壓器靠近所述入口端的位置繞設有至少一個進氣環；所述進氣環遠離所述外殼層的側壁上設置有至少一個用于供稀釋氣體進入所述進氣環內的入口，所述進氣環靠近所述外殼層的側壁上間隔設置有多個用于供所述進氣環內的稀釋氣體進入所述防爆稀釋擴壓器內的進氣管；所述內殼層的側壁上開設有多個進氣孔，所述進氣管穿過所述外殼層與開設在所述內殼層上的進氣孔連接。

優選地，所述進氣管相對所述防爆稀釋擴壓器的軸向向靠近所述防爆稀釋擴壓器的入口端的位置傾斜設置，所述進氣管與所述防爆稀釋擴壓器之間的傾斜角α為25～35°，優選為30°。

優選地，所述進氣管相對所述進氣環的徑向傾斜設置，所述進氣管與所述進氣環之間的傾斜角β為10～20°，優選為15°。

優選地，所述內殼層的外壁上沿周向間隔設置有多條加強筋，每相鄰的兩條所述加強筋之間形成一個供冷卻水通過的獨立流道；所述間隙的兩端的周向分別間隔分布有多個進水口和多個出水口，使每個所述獨立流道內均對應有一個所述進水口和一個所述出水口。