[發明專利]一種研究湍流模式下液滴蒸發與燃燒特性的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910728585.1
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110376246A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 朱寶忠;代寶鑫;孫運蘭;季言午;張思懿;嵇江龍
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種研究湍流模式下液滴蒸發與燃燒特性的裝置，其特征在于，包括計算機、數據采集儀、燃燒室、溫度控制器、高壓氣瓶和高速攝像機，所述燃燒室內布置風機，風機的功率由計算機控制，通過控制風機的啟停個數和功率實現燃燒室內不同的湍流強度和內部氣流循環方向，液滴在燃燒室內完成蒸發或燃燒，溫度控制器、高速攝像機和數據采集儀與計算機相連接，通過計算機設置目標溫度、目標壓力、采集頻率等參數并一鍵觸發，高速攝像機負責記錄燃燒室內液滴的蒸發或燃燒過程并傳送至計算機，數據采集儀負責記錄燃燒室內燃燒過程中的液滴周圍的氣相溫度變化，并將記錄數據傳送至計算機，通過溫度控制器控制燃燒室內部溫度，以實現燃燒室內不同溫度環境，高壓氣瓶連通燃燒室，對燃燒室進行充氣，以實現燃燒室內高壓和不同氣氛環境。

2.根據權利要求1所述的一種研究湍流模式下液滴蒸發與燃燒特性的裝置，其特征在于，所述燃燒室的外殼為鋁合金，內部和外殼之間填充物為氧化鋁纖維，能夠有效地隔熱保溫，燃燒室上壁面中心位置處固定有2根豎立且并排的剛玉管，每根剛玉管上均有兩個孔洞，通過孔洞在其中一個剛玉管上固定SiC纖維絲，在另一根剛玉管上布置熱電偶，剛玉管的附近布置火花塞，其末端在SiC纖維絲附近，火花塞對液滴進行電火花點火，SiC纖維絲用于懸掛燃料液滴，熱電偶用于測量液滴蒸發或燃燒過程中的氣相溫度變化，所述燃燒室的下部分空間內布置加熱絲，通過溫度控制器控制流過加熱絲的電流，實現控制燃燒室溫度的目的。

3.根據權利要求1所述的一種研究湍流模式下液滴蒸發與燃燒特性的裝置，其特征在于，所述燃燒室的側壁面上布置溫度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器用于將燃燒室內部實時溫度傳回溫度控制器，所述壓力傳感器用于將燃燒室內部實時壓力傳回計算機。

4.根據權利要求1所述的一種研究湍流模式下液滴蒸發與燃燒特性的裝置，其特征在于，所述燃燒室的8個角分別連接著一個風道，每個風道之中均設有風機，風機的功率和啟、停均受計算機控制，通過控制風機的啟停個數和功率來實現燃燒室內不同的湍流強度和內部氣流循環方向。

5.根據權利要求1所述的一種研究湍流模式下液滴蒸發與燃燒特性的裝置，其特征在于，所述燃燒室的上壁面靠近燃燒室上壁面固定的剛玉管處布置一個送樣通道，后壁面上分別布置進氣口和一個排氣口，送樣通道、進氣口和排氣口均為外螺紋結構的鋼管，并配有螺帽，可以按照需要通過螺帽實現開啟或密封，送樣通道斜穿燃燒室的外殼和填充層進入燃燒室內部，以實現送樣，進氣口和高壓氣瓶連接，通過進氣口連通燃燒室內部和高壓氣瓶，以維持燃燒室內部高壓和不同氣體氛圍環境，排氣口的作用是泄壓和排氣。

6.根據權利要求1所述的一種研究湍流模式下液滴蒸發與燃燒特性的裝置，其特征在于，所述燃燒室的四個面均布置有觀火窗，材料選用耐高溫高壓的石英材質，可按照不同需求在觀火窗外布置激光點火器、高速攝像機和/或LED強光燈，激光點火器、高速攝像機、LED強光燈均連接著計算機，可通過計算機設置參數并一鍵觸發啟動或關閉，激光點火器可以通過計算機一鍵觸發，對液滴進行激光點火，LED強光燈對燃燒室3進行補光以便于拍攝。

7.根據權利要求1所述的一種研究湍流模式下液滴蒸發與燃燒特性的裝置，其特征在于，所述燃燒室的一個側面是可打開的爐膛門，爐膛門與燃燒室之間設置有塔扣鎖，當實驗進行時關閉并鎖死爐膛門。