[發明專利]可視化燃燒試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202210873286.9
• 申請日: 2022-07-24
• 公開（公告）號: CN115307921B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 趙寧波;羅紹文;孫繼昊;鄭洪濤;楊洪磊;楊仁;顏世林;鄧福泉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M15/02
• 代理公司: 哈爾濱市航友知識產權代理事務所(普通合伙) 23216
• 代理人: 張贊

可視化燃燒試驗裝置及試驗方法。本發明包括：前測量段、模型燃燒室、試驗段、燃料供給裝置、點火裝置、后測量段以及噴淋冷卻裝置；所述前測量段和所述試驗段呈一體化結構，所述后測量段位于所述試驗段正后方，所述噴淋冷卻裝置位于所述后測量段正后方；所述模型燃燒室位于所述試驗段內部，所述模型燃燒室與所述燃料供給裝置相通；模型燃燒室由旋流器頭部、火焰筒、火焰筒固定座、火焰筒膨脹片以及火焰筒支撐板組成；后測量段為夾層結構，夾層內可供給冷卻循環水。本發明能夠良好的組織流動和燃料摻混，合理組織燃料分級燃燒，實現空氣和燃料在高壓條件下的燃燒，對不同結構的同軸分級燃燒室從點火至高工況的性能指標測量。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機燃燒室領域，具體涉及一種可視化燃燒試驗裝置及試驗方法。

背景技術

隨著燃氣輪機領域的不斷發展，燃氣輪機燃燒室的設計與開發始終是研究人員關注的重點，現如今，燃氣輪機燃燒室的設計一般是基于設計經驗和理論確定燃燒室的總體方案，并結合CFD仿真建立燃氣輪機燃燒室初步結構，最終通過試驗測試對燃燒室進行優化以及最終定型。燃氣輪機燃燒室工作壓力一般在0.3~3MPa，進口空氣溫度為200~500℃，因此為保證試驗測試的準確性和可靠性需要在實際工作條件下進行試驗。

近年來，國內關于氣態燃料供給密封裝置申請專利較多。專利號為201310532813.0公開了燃氣輪機燃燒室加壓可視化燃燒試驗裝置，該發明了解決目前還沒有一種專門用于進行燃氣輪機燃燒室試驗的實驗裝置的問題。該發明的火焰筒為石英玻璃材料制作的，與傳統火焰筒的高溫合金相比，具有加工工藝簡單，材料便宜的優點，本發明通過在承壓機匣上開設三個窺視窗實現了可視化功能，能夠方便試驗人員隨時觀察火焰狀態和對火焰的形態與結構的測量，無法探究火焰筒結構對燃燒組織的影響；該發明的彈性托架組件解決了石英玻璃與膨脹系數與其它材料不一致易碎裂的問題，但是在無法考慮火焰筒結構對燃燒組織的影響。專利號為201811428760.7公開了一種高壓可視化燃燒器，包括燃燒器頭部、外殼體和內筒，外殼體的進氣口端處附近設置有可視裝置。該發明可實現燃料和空氣在高壓條件下的燃燒，通過彈性支撐和冷卻措施，保證燃燒器內筒強度和接配要求。經過成像設計,實現高壓條件下燃燒過程的可視化監測功能，但是沒有考慮燃燒器的點火方式并且燃燒器內筒未設置冷卻結構，無法探究火焰筒結構對燃燒組織的影響。專利號為202010579611?.1公開了一種能實現多重混合的可視化燃燒實驗平臺，包括燃料輸入段、燃料混合段和點火燃燒段，通過設計的多重混合結構可用對進入燃燒試驗平臺的可燃氣進行不同預混程度，提高燃燒性能。但是無法對高壓進氣進行實驗探究并且沒有火焰筒冷卻結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種可視化燃燒試驗裝置及試驗方法，能夠良好的組織流動和燃料摻混，合理組織燃料分級燃燒，實現空氣和燃料在高壓條件下的燃燒，對不同結構的同軸分級燃燒室從點火至高工況的性能指標測量。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種可視化燃燒試驗裝置，包括：前測量段、模型燃燒室、試驗段、燃料供給裝置、點火裝置、后測量段以及噴淋冷卻裝置；

所述前測量段和所述試驗段呈一體化結構，所述后測量段位于所述試驗段正后方，所述噴淋冷卻裝置位于所述后測量段正后方；

所述模型燃燒室位于所述試驗段內部，所述模型燃燒室與所述燃料供給裝置相通。

所述的可視化燃燒試驗裝置，所述試驗段包括試驗段下壁面蓋板，所述試驗段下壁面蓋板與所述試驗段下壁面通過螺栓連接，且置于所述前測量段下游；

所述試驗段上壁面蓋板位于所述試驗段上壁面上；

燃料供給裝置位于所述試驗段上壁面蓋板前端，點火裝置位于所述燃料供給裝置后端，熱電偶蓋板位于所述試驗段上壁面蓋板末端，所述燃料供給裝置、所述點火裝置、所述熱電偶蓋板均采用螺絲、熱電偶墊片與所述試驗段上壁面蓋板連接；