[發明專利]用于液態燃料的汽化混合裝置

在審

• 申請號: 202310434102.3
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116459695A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 王昆;沈位;張鵬勃;白世杰;宋業城
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01F25/10
• 分類號: B01F25/10;B01F23/20;G01N1/38;G01N1/44;G01N31/12;G01N33/22;B01F101/23
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張博

本發明公開了一種用于液態燃料的汽化混合裝置，包括：混合腔，被構造成橫截面為圓形的空腔；霧化部，安裝在混合腔的進口端，被構造成允許第一外部氣體以及液態燃料進入霧化部內部，使得液態燃料被第一外部氣體撞擊成為霧化燃料，并向混合腔內部輸送霧化燃料；兩個第一進氣口，均設置在靠近混合腔的進口端的一側，且分別沿混合腔的同一橫截面的相互平行的兩個切線方向伸入混合腔，且兩個第一進氣口的進氣方向相反，使得第二外部氣體分別經兩個第一進氣口進入混合腔并形成旋流；以及加熱部，套設在混合腔的外部，以加熱混合腔內的霧化燃料，使得霧化燃料汽化為氣態燃料，并將氣態燃料、第一外部氣體以及第二外部氣體的混合物從混合腔的出口端排出。

技術領域

本發明的至少一種實施例涉及碳氫燃料燃燒反應動力學實驗設備技術領域，具體涉及一種用于液態燃料的汽化混合裝置。

背景技術

燃燒化學模型在燃燒化學反應動力學研究中有助于理解化學反應和流體力學的相互作用，以及可以為提高燃燒效率和識別及消除污染物提供指導。燃燒反應動力學模型的開發，依賴于寬熱力學邊界范圍條件下獲得的實驗數據。通過與先進的分析技術相結合，研究人員可以獲得驗證傳統碳氫燃料、新型低碳/零碳燃料或可再生生物質燃料的燃燒動力學燃燒模型所需的數據。

實際工程實踐中使用的燃料如汽油、柴油及航空煤油等均為高沸點、寬餾程燃料，其能量的轉化利用過程為汽化后在發動機氣缸內氣相燃燒釋放化學能，轉化為熱能并進一步轉化為機械能以供利用。為研究燃料的燃燒反應動力學機制，反應動力學實驗通常須在氣相狀態濃度下開展。同時，為避免燃料吸/放熱對實驗工況的影響，并防止燃料爆炸、燃燒影響實驗安全，還需對汽化后的燃料進行稀釋，使之與稀釋氣體如氮氣、空氣等混合均勻，降低實驗中燃料的初始濃度。

由于受限于高沸點、寬餾程液態燃料汽化混合技術，在燃料燃燒反應動力學實驗中，直接對航空煤油、柴油等復雜多組分燃料進行的實驗研究匱乏。現有技術中，為了對上述復雜多組分燃料進行實驗研究，研究人員通常采用二到六種有限組分的替代燃料方案代替實際復雜多組分燃料。例如，普林斯頓大學開發的包含正十二烷、異辛烷、正丙基苯和1，3，5-三甲基苯等四種碳氫化合物替代航空煤油Jet?A；西安交通大學、上海交通大學分別開發由正十二烷、異十六烷、正丁基環己烷、甲苯、十氫化萘等組分構成替代燃料方案用于國產航煤RP-3。但是，采用替代燃料組分的方式對航空煤油、柴油進行研究，一方面，難以復現真實多組分燃料復雜的組分耦合效應與動力學特性，另一方面，由于對大分子、高沸點組分汽化及其與氧化劑迅速混合技術的限制，對替代組分的選擇也有局限，無法獲得燃燒反應動力學特性的準確的基礎實驗數據。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種用于液態燃料的汽化混合裝置，通過向外輸送含有氣態燃料的混合物，為反應動力學實驗提供準確的初始條件控制。

根據本發明的實施例，提供了一種用于液態燃料的汽化混合裝置，包括：混合腔，被構造成橫截面為圓形的空腔；霧化部，安裝在所述混合腔的進口端，被構造成允許第一外部氣體以及液態燃料進入所述霧化部內部，使得液態燃料被所述第一外部氣體撞擊成為霧化燃料，并向所述混合腔內部輸送霧化燃料；兩個第一進氣口，均設置在靠近所述混合腔的進口端的一側，且分別沿所述混合腔的同一橫截面的相互平行的兩個切線方向伸入所述混合腔，且兩個所述第一進氣口的進氣方向相反，使得第二外部氣體分別經兩個所述第一進氣口進入所述混合腔并形成旋流，以將所述第二外部氣體與霧化燃料混合均勻；以及加熱部，套設在所述混合腔的外部，以加熱所述混合腔內的霧化燃料，使得霧化燃料汽化為氣態燃料，并將氣態燃料、所述第一外部氣體以及所述第二外部氣體的混合物從所述混合腔的出口端排出。

根據本發明的實施例，所述混合腔包括一體成型且密封連通的第一空腔以及第二空腔，所述混合腔的進口端設置在所述第一空腔的第一端面，所述混合腔的出口端設置在所述第二空腔的第二端面；其中，所述第一空腔以及所述第二空腔的橫截面均為圓形，且所述第一空腔被構造成圓柱體，所述第二空腔的橫截面的直徑沿所述第二空腔的軸線且遠離所述第一空腔的方向逐漸減小。