[發(fā)明專利]自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110762603.5
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113533620B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設計）人: 李星;謝圣榮;霍杰鵬;李濤;汪小憨
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 勞劍東;莫瑤江

本發(fā)明公開了一種自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置，涉及層流燃燒速度測量技術領域，其包括：空氣源、液體燃料源、管道燃燒器和混合器，其中，空氣源用于提供燃料燃燒所需要的空氣；液體燃料源用于提供燃料燃燒所需要的液體燃料；管道燃燒器具有從燃料入口至燃料出口的橫截面逐漸增大的階梯形狀的通道；以及，混合器用于將所述空氣和所述液體燃料混合并送至所述管道燃燒器的燃料入口。

技術領域

本發(fā)明涉及層流燃燒速度測量技術領域，具體涉及一種自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置及方法。

背景技術

層流燃燒速度是可燃預混氣擴散性、燃燒反應性和放熱能力綜合反映的物理化學特性。層流燃燒速度對于表征燃料的預混燃燒特性，驗證燃燒反應機理和動力學模型以及校準湍流燃燒模型具有重要意義。在工業(yè)爐、內(nèi)燃機、燃氣輪機和火箭發(fā)動機燃燒室等實際燃燒系統(tǒng)中，層流燃燒速度是解釋和評估各種燃燒現(xiàn)象，如火焰穩(wěn)定、火焰結構、火焰淬熄和回火的重要參數(shù)之一。準確測量燃料層流燃燒速度為燃燒室內(nèi)燃燒組織形式、火焰結構及火焰?zhèn)鞑ヌ峁├碚撘罁?jù)，最終為發(fā)動機燃燒室結構和性能優(yōu)化提供支持。

層流燃燒速度主要受未燃預混氣初始溫度、壓力、當量比等因素影響。實際燃燒室中工作溫度和壓力顯著高于環(huán)境條件，掌握層流燃燒速度隨熱力學條件變化非常重要。燃料燃燒反應極其復雜，特別是在高溫、高壓條件下的燃燒機理目前尚不明確，準確計算和預測層流燃燒速度相對困難。在相對較高的初始壓力和溫度下，通過不同測量技術獲得的燃料層流燃燒速度結果顯示也偏差較大。因此，在更寬泛初始溫度、壓力條件下，尤其是在相對高溫、高壓條件下準確測量燃料層流燃燒測速度是至關重要的技術問題。

層流燃燒速度S_u定義為一維無拉伸絕熱平面火焰相對于來流未燃預混氣的速度，通常采用的實驗測量方法包括：本生燈法，熱流法，對沖火焰及球形火焰法，但需要考慮較大的熱損失和較高的火焰拉伸率來進行修正。并且以上方法難以實現(xiàn)較高初始溫度下實驗工況，測量工況較為單一。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供一種自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置及方法。本發(fā)明減小了熱損失和火焰拉伸帶來的影響，在較為寬泛的初始溫度條件，尤其是較高初始溫度下的測量燃料層流燃燒速度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置，其包括：

空氣源，其用于提供燃料燃燒所需要的空氣；

液體燃料源，其用于提供燃料燃燒所需要的液體燃料；

管道燃燒器，其具有從燃料入口至燃料出口的橫截面逐漸增大的階梯形狀的通道；以及，

混合器，其用于將所述空氣和所述液體燃料混合并送至所述管道燃燒器的燃料入口。

如上所述的自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置，進一步地，還包括：紅外加熱器，所述紅外加熱器用于對所述管道燃燒器的外壁進行加熱，有助于點火和穩(wěn)定火焰，以減少從火焰到固壁的熱損失。

如上所述的自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置，進一步地，所述管道燃燒器的材質(zhì)由藍寶石制成。

如上所述的自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置，進一步地，所述空氣源與所述混合器之間設置有質(zhì)量流量計，所述質(zhì)量流量計用于測量所述空氣的流量。

如上所述的自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置，進一步地，還包括：控制模塊，所述控制模塊用于獲取所述質(zhì)量流量計的空氣的流量數(shù)據(jù)。

如上所述的自適應液體燃料高溫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量裝置，進一步地，所述液體燃料源與所述混合器之間設置有液體燃料泵，所述液體燃料泵用于加快液體燃料的輸送。