[發明專利]氣體預混裝置及其流量控制方法

有效

• 申請號: 202110268458.5
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113006977B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 沈赤兵;金烜;周睿;杜兆波;王科;林森
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: F02M21/04
• 分類號: F02M21/04
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

1.氣體預混裝置的流量控制方法，其特征在于：所述氣體預混裝置包括基座，所述基座的第一端連接有第一氣體入口管接頭，同時設有用于測量第一氣體入口壓力的第一測壓元件；所述基座的第二端連接有第二氣體入口管接頭，同時設有用于測量第二氣體入口壓力的第二測壓元件；所述基座的第三端連接有預混氣出口管接頭，其中基座、第二氣體入口管接頭和預混氣出口管接頭同軸設置；

所述基座內部設置有回轉腔，回轉腔內軸向設置有回轉體結構的中心體，中心體的內部設置有氣體流通通道，位于中心體第一端的氣體流通通道入口端與第二氣體入口管接頭聯通，中心體與基座之間形成第一氣體的集氣腔和產生噴注壓降的軸向環形通道，第一氣體入口管接頭與集氣腔聯通，第一氣體經第一氣體入口管接頭進入集氣腔；位于軸向環形通道末端的中心體第二端上呈圓周均勻分布若干個徑向噴孔用于形成噴注壓降，第二氣體經第二氣體入口管接頭進入到中心體內的氣體流通通道，經徑向噴孔噴出的第二氣體與從軸向環形通道輸出的第一氣體混合后經預混氣出口管接頭輸出，其中所述中心體與基座之間設置有多根肋條，各肋條均沿中心體軸向延伸，任意相鄰的兩個肋條之間形成第一氣體的流通通道，其中第一氣體的流量大于第二氣體的流量，即第一氣體為大流量氣體，第二氣體為小流量氣體；所述軸向環形通道的橫截面積遠小于集氣腔的橫截面積，所有徑向噴孔的噴口面積總和遠小于軸向環形通道的橫截面積；

所述方法的步驟包括：

對于第一氣體和第二氣體，先分別建立兩種氣體的氣體常數R、流量系數μ_G、比熱比k和臨界壓比σ_cr＝(2/(k+1))^k/(k-1)隨壓力和溫度變化的數據庫，并分別提供兩種氣體的節流面積A_G，其中第一氣體的流量大于第二氣體的流量，第一氣體為大流量氣體，第二氣體為小流量氣體，第一氣體的節流面積為軸向環形通道的橫截面積，第二氣體的節流面積為所有徑向噴孔的噴口面積總和；

根據預先設置的預混氣出口的目標壓力P_out和兩種氣體來流的溫度T_G和目標流量m_G，根據下式分別計算得到兩種氣體的入口壓力P_in：

通過控制輸入到氣體預混裝置中的兩種氣體的流量，進而控制兩種氣體的入口壓力P_in使得第一測壓元件和第二測壓元件所測壓力值與計算得到的兩種氣體的入口壓力P_in一致。

2.根據權利要求1所述的氣體預混裝置的流量控制方法，其特征在于：第二氣體入口管接頭與中心體以及中心體與基座之間可拆卸連接，且第二氣體入口管接頭與中心體以及中心體與基座之間均設置有密封件。

3.根據權利要求1所述的氣體預混裝置的流量控制方法，其特征在于：第一氣體和第二氣體的噴注壓降維持在0.5MPa～2.0MPa之間，集氣腔和中心體中氣體流通通道的橫截面積選取均須保證此處氣體流速小于50m/s。

4.根據權利要求1或2或3所述的氣體預混裝置的流量控制方法，其特征在于：所述中心體第二端上分布有一排或一排以上的呈圓周均勻分布的徑向噴孔。

5.根據權利要求4所述的氣體預混裝置的流量控制方法，其特征在于：徑向噴孔的形狀是圓形、矩形或斜槽形。

6.根據權利要求4所述的氣體預混裝置的流量控制方法，其特征在于：每一排的徑向噴孔數量不少于6個，每一排的徑向噴孔在周向的長度之和不大于中心體第二端外表面圓周長的50％，相鄰兩排徑向噴孔的軸向距離不小于2mm且不大于4mm。

7.根據權利要求4所述的氣體預混裝置的流量控制方法，其特征在于：各肋條設置在中心體的外周壁上，且各肋條向外凸出至與位于軸向環形通道上游的基座內周壁接觸；或者，各肋條設置在位于軸向環形通道上游的基底內周壁上，且各肋條向外凸出至與中心體外周壁接觸。

8.根據權利要求4所述的氣體預混裝置的流量控制方法，其特征在于：肋條數量為3或4根，均勻分布在圓周上，肋條在中心體軸線方向的投影面積不超過軸向環形通道橫截面積的15％，且肋條與基座內周壁的接觸長度不超過基座內周壁等直段軸向長度的50％。