[發明專利]單顆粒燃料液滴燃燒高溫實驗系統

在審

• 申請號: 202111313862.6
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN114018979A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 張楊鑫;張揚;呂俊復;劉青
• 申請（專利權）人: 清華大學山西清潔能源研究院
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22;G01N31/12;F27B17/02;F27D21/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 花麗

本發明公開了一種單顆粒燃料液滴燃燒高溫實驗系統。該系統包括：管式爐、工業相機、傳送裝置、送樣針、測溫組件和機器光源板；其中，管式爐具有爐體，爐體的兩側設有觀察窗，爐體內限定有爐膛，爐體的側壁設有與爐膛連通的進樣通道；工業相機和機器光源板分別設在爐體設有觀察窗的兩側；送樣針設在傳送裝置上，且與測溫組件相連；測溫組件包括溫度記錄儀、熱電偶絲和K型熱電偶，熱電偶絲設在送樣針上，K型熱電偶的一端穿過爐體的側壁伸入爐膛。該系統能夠在高溫下完成單顆粒燃料液滴的燃燒實驗，可以觀察采集到液滴燃燒的整個過程并得到燃燒過程中圖像變化，提供進一步研究液滴燃燒規律的數據。

技術領域

本發明涉及燃料燃燒技術領域，具體而言，本發明涉及單顆粒燃料液滴燃燒高溫實驗系統。

背景技術

在不同種類和狀態的燃料燃燒過程中，液態燃料具有不同的物理特性、產物特性和化學反應機理，為了更好的研究液態燃料的燃燒規律，使用單顆粒燃料液滴進行燃燒實驗，可以更加清晰的觀察到燃料的燃燒過程，為研究燃燒規律提供實驗數據。但是由于液態物質的流動特性，一般的實驗系統無法實現單顆粒燃料液滴的燃燒實驗，并且燃料燃燒需要足夠的高溫環境，普通實驗系統的安全性和經濟性需要進一步提高。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出單顆粒燃料液滴燃燒高溫實驗系統。該系統能夠在高溫下完成單顆粒燃料液滴的燃燒實驗，可以觀察采集到液滴燃燒的整個過程并得到燃燒過程中圖像變化，提供進一步研究液滴燃燒規律的數據。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種單顆粒燃料液滴燃燒高溫實驗系統。根據本發明的實施例，該單顆粒燃料液滴燃燒高溫實驗系統包括：管式爐、工業相機、傳送裝置、送樣針、測溫組件和機器光源板；其中，所述管式爐具有爐體，所述爐體的兩側設有觀察窗，所述爐體內限定有爐膛，所述爐體的側壁設有與所述爐膛連通的進樣通道；所述工業相機和所述機器光源板分別設在所述爐體設有所述觀察窗的兩側；所述送樣針設在所述傳送裝置上，且與所述測溫組件相連；所述測溫組件包括溫度記錄儀、熱電偶絲和K型熱電偶，所述熱電偶絲設在所述送樣針上，所述K型熱電偶的一端穿過所述爐體的側壁伸入所述爐膛。

采用根據本發明上述實施例的系統進行單顆粒燃料液滴燃燒高溫實驗，燃料液滴可以懸掛在送樣針前端，通過控制傳送裝置將燃料液滴由進樣通道送入管式爐的爐膛內。管式爐可以為燃料液滴燃燒提供高溫環境，在高溫環境中，燃料迅速燃燒并熄滅。管式爐的爐體兩側(正面和背面)均設有觀察窗，機器光源板提供背光源，工業相機可通過觀察窗記錄液滴整個燃燒過程并進行保存。測溫組件可以采集并保存液滴燃燒過程中的溫度變化情況。由此，該系統能夠在高溫下完成單顆粒燃料液滴的燃燒實驗，可以觀察采集到液滴燃燒的整個過程并得到燃燒過程中圖像變化，并獲得燃料液滴的燃燒圖像、燃燒時間、燃料中心溫度變化等數據，以便對單液滴燃料的燃燒規律做進一步的分析。另外，該系統還具有易實現自動化控制，集成度高，操作簡便等優點，可適用于各種科學研究和教學演示等。

另外，根據本發明上述實施例的單顆粒燃料液滴燃燒高溫實驗系統還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述爐體的側壁上設有與所述爐膛連通的進氣口和出氣口。

在本發明的一些實施例中，所述爐膛的內徑為45mm～55mm。

在本發明的一些實施例中，所述工業相機的采集頻率不小于50fps。

在本發明的一些實施例中，所述送樣針上沿長度方向具有貫穿所述送樣針的雙孔，所述熱電偶絲從所述雙孔穿出，并在所述送樣針的前端形成U型結構。

在本發明的一些實施例中，所述送樣針的直徑為2mm，所述雙孔的孔徑為0.5mm，所述熱電偶絲的直徑為0.05mm。

在本發明的一些實施例中，伸入所述爐膛的所述K型熱電偶的長度不大于0.5mm。

在本發明的一些實施例中，所述傳送裝置為絲桿傳動。