燃油积碳结焦实验平台制造技术

一种燃油动力装置技术领域的燃油结焦积碳的实验平台，包括注射泵、玻璃注射器、长针头、加热盘、实验片、热电偶、电热丝、温度控制器、重量传感器、质量显示器、密封排气罩等部件，本发明专利技术通过电加热的方式得到实验需求的平板温度条件，将燃油以缓慢的速度滴到平板上，根据研究背景，灵活设置实验程序和实验条件，如温度条件、时间条件、环境氛围等，得到燃油在特定条件下的平板积碳。本发明专利技术可在较大范围内控制温度条件，研究所有类型燃油的积碳问题。本发明专利技术设计合理，结构简单，适用于燃油结焦积碳实验平台的优化设计。

Fuel carbon coking experimental platform

An experimental platform for fuel coke deposition in the technical field of fuel power equipment, including an injection pump, a glass syringe, a long needle, a heating tray, a test piece, a thermocouple, a thermoelectric wire, a temperature controller, a weight sensor, a mass display, a sealed exhaust hood and so on. The invention has been tested by electric heating. According to the research background, the experimental and experimental conditions are set flexibly, such as temperature conditions, time conditions, environment atmosphere and so on. The invention can control the temperature condition in a large range and study the carbon deposition problem of all types of fuel. The invention is reasonable in design and simple in structure, and is suitable for the optimization design of the fuel coking carbon deposition experimental platform.

【技术实现步骤摘要】
燃油积碳结焦实验平台
本专利技术涉及一种燃油动力装置
的燃油结焦、积碳的实验平台，尤其是一种用于模拟不同温度下燃油包括汽油、航空煤油、柴油、生物柴油等在内的积碳、结焦过程的实验平台。
技术介绍
通过燃油燃烧从而将燃油的化学能转化成动能是目前大部分动力装置获取动力的主要形式，这其中包括燃烧柴油、生物柴油、乳化柴油、汽油等燃料的内燃机以及燃烧航空煤油的航空发动机等。然而以燃油燃烧而驱动的动力装置都要面临着燃油在一定温度下结焦和积碳的问题。燃油结焦、积碳不仅会造成燃油的无效消耗，还会导致严重的动力装置性能的急剧下降甚至故障。比如航空发动机上航空煤油在高温下结焦积碳会堵塞喷油器的喷嘴，从而降低了喷射流量，影响发动机的功率输出。柴油机和汽油机喷油器内燃油在一定温度下的氧化同样会导致积碳堵塞喷油器，造成流量下降和喷雾扭曲；另外，发动机气缸内的积碳也会导致发动机的动力性能的下降、燃烧效率的降低和污染物排放的升高，同时也可能会导致早燃和超级爆震等问题，损坏发动机。目前对于燃油结焦、积碳的研究，主要针对着特定领域，以各自领域中燃油的实际使用形式为背景，设计燃油的积碳研究方法。如航空发动机中是以加热管路中流动的航空煤油从而得到积碳；汽车发动机中是对积炭的研究主要方法是在发动机台架上，在一定工况条件下长时间运行发动机，通过发动机性能的变化研究发动机积碳和喷油器积碳。这种方法的主要问题在于：第一，系统复杂、昂贵，操作繁琐，结果重复性差导致可信度降低；第二，试验费用高，产生积碳需要的时间过长，造成燃油消耗、电力消耗和人力资源消耗大；第三，由于发动机运行过程中会受到多种因素的影响，如温度、湿度、管路状况、发动机状态等，影响因素复杂，不能精确控制实验条件，造成对最终的实验结果解释不清。
技术实现思路
为了解决现有的燃油积碳实验方法成本高、影响因素复杂造成的结果不清晰的问题，本专利技术提出了一种新燃油积碳实验平台，适用于所有类型燃油的积碳问题，可以在较大范围内控制温度条件。其工作原理为：使用电加热的方式得到试验需求的平板温度条件，将燃油以缓慢的速度滴到平板上，灵活设置实验程序和实验条件，如温度条件、时间条件、环境氛围等，得到燃油在特定条件下的平板积碳，然后通过称量和各种测试方法，得到积碳的物理化学特性，从而研究燃油在积碳过程中发生的具体变化。本专利技术是通过以下技术方案来实现的，本专利技术包括注射泵、玻璃注射器、长针头、实验片、加热盘、热电偶、电热丝、温度控制器、重量传感器、质量显示器、密封排气罩，玻璃注射器布置在注射泵的上部，长针头的一端通过标准接口与玻璃注射器紧密连接，长针头的另一端通过弯曲调节并放置在实验片上方合适高度，加热盘上部布置有凹槽，实验片安置在加热盘的凹槽内，热电偶的测量端布置在加热盘内并位于实验片的下方，电热丝布置在加热盘的下方，热电偶、电热丝均通过线束与温度控制器及电源相连接，重量传感器安装在加热盘的底部边缘，重量传感器通过线束与质量显示器相连接，实验片、加热盘、热电偶、电热丝、温度控制器、重量传感器均布置在密封排气罩内。进一步地，在本专利技术中，注射泵为螺旋推进装置，通过控制螺纹柱的转动速度实现推进速度的精确控制，注射器材质为玻璃，容积根据需要选择，与注射泵配合，流量范围可以达到0.001μl-43.349ml/min；长针头为不锈钢材质，长度5-20cm，直径0.05mm-1mm。更进一步地，在本专利技术中，加热盘呈圆形，材质为不锈钢，实验片安装凹槽为方形；电热丝与加热盘之间进行绝缘处理。更进一步地，在本专利技术中，重量传感器共有四个且呈度对称分布，重量传感器与加热盘之间做隔热处理。更进一步地，在本专利技术中，密封排气罩为不锈钢材质和上下两层结构，中间通过密封圈和密封螺钉进行密封，外壁上开有进气口、出气口、针头进口、热电偶进口，上方开有玻璃观察窗。在本专利技术中，在本专利技术中，实验片材质根据研究目标的不同进行灵活选择，实验片呈方形，大小根据需求选择。电热丝功率根据需求选择，热电偶选择合适直径与大小，通过加热盘上的热电偶通道伸入到加热片之下，实验片的温度通过电热丝、热电偶和温度控制器进行反馈控制。重量传感器通过信号传输线与质量显示器相连，实时显示测得的质量，通过代数相加计算加热盘、实验片以及积碳的质量变化。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果为：第一，可以对所有类型燃油在大温度范围内进行积碳研究；第二，实验操作简单，燃油消耗、电力消耗和人力消耗小，实验成本极低；第三，可以对实验过程中的参数进行单参数变化，研究单一变量如喷口温度、燃油成分、加热时间等对燃油积碳的影响，实验条件与实验结果的对应清晰明了，实验重复性好，对实验结果的解释可信度高；第四，设备相对简单，易于推广使用。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为加热盘俯视图；图3为图2中A-A剖面的结构示意图；图4为实验片结构图；图5为图4中B-B剖面的机构示意图；图6为密封罩顶部示意图；图7为密封排气罩剖面图；其中：1、注射泵，2、玻璃注射器，3、长针头，4、实验片，5、加热盘，6、热电偶，7、电热丝，8、温度控制器，9、重量传感器，10、质量显示器，11、密封排气罩。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例以本专利技术技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图1至图7所示，本专利技术包括注射泵1、玻璃注射器2、长针头3、实验片4、加热盘5、热电偶6、电热丝7、温度控制器8、重量传感器9、质量显示器10、密封排气罩11，玻璃注射器2放置在注射泵1上，长针头3一端与注射器2连接，另一端出口位于实验片4上方，实验片4安置在加热盘5的凹槽内，热电偶6测量端置于加热盘5的底部，电热丝7位于加热盘5下方，通过供电线与温度控制器8和电源相连，重量传感器9位于加热盘5的下方，通过信号传输线与质量显示器10相连，整个系统放置在密封排气罩11内。注射泵1螺纹直径8mm，螺纹距1mm，螺纹旋转速度范围0.01r/s-10r/s；玻璃注射器2为标准10ml注射器，直径10mm；长针头3为不锈钢材质，长100mm，孔径0.1mm，中部弯曲，针头距离实验片4高度为10mm；实验片4为正方形，长30mm，宽30mm，厚2mm，中间开0.8mm深、15mm长、0.8mm宽的热电偶插入槽；加热盘为圆形不锈钢板，上面对称开有六个30mm长、30mm宽、2mm厚的实验片安装槽，每个安装槽都对应有一个热电偶插入槽，宽1mm，深2mm，加热盘3边沿高度10mm；热电偶6使用K型热电偶，长度200mm，直径0.8mm；电热丝7使用镍铬丝，直径1mm，总长度1000mm；温度控制器8使用PID控制方式；重量传感器9和质量显示器10精度0.00001g；密封排气罩11材料为不锈钢，内径300mm，总深度200mm，壁面厚度2mm，密封罩顶部玻璃观察窗长100mm，宽60mm，侧方进气开口1/4in.，出气口1/4in.在本专利技术中，将实验片4放入到加热盘5的槽内，热电偶6通过加热盘上的槽和实验片4上的槽插入到实验片下方正中心，电热丝7通电后，通过热电偶6和温度控制器7对实验片4的温度进行控制，在温度达到设定温度后，玻璃注射器2中的燃油在注射泵1的推动下，缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃油积碳结焦实验平台，包括注射泵(1)和玻璃注射器(2)，玻璃注射器(2)布置在注射泵(1)的上部，其特征在于，还包括长针头(3)、实验片(4)、加热盘(5)、热电偶(6)、电热丝(7)、温度控制器(8)、重量传感器(9)、质量显示器(10)、密封排气罩(11)，长针头(3)的一端通过标准接口与玻璃注射器(2)紧密连接，长针头(3)的另一端通过弯曲调节并放置在实验片上方合适高度，加热盘(5)上部布置有凹槽，实验片(4)安置在加热盘(5)的凹槽内，热电偶(6)的测量端布置在加热盘(5)内并位于实验片(4)的下方，电热丝(7)布置在加热盘(5)的下方，热电偶(6)、电热丝(7)均通过线束与温度控制器(8)及电源相连接，重量传感器(9)安装在加热盘(5)的底部边缘，重量传感器(9)通过线束与质量显示器(10)相连接，实验片(4)、加热盘(5)、热电偶(6)、电热丝(7)、温度控制器(8)、重量传感器(9)均布置在密封排气罩(11)内。

【技术特征摘要】
1.一种燃油积碳结焦实验平台，包括注射泵(1)和玻璃注射器(2)，玻璃注射器(2)布置在注射泵(1)的上部，其特征在于，还包括长针头(3)、实验片(4)、加热盘(5)、热电偶(6)、电热丝(7)、温度控制器(8)、重量传感器(9)、质量显示器(10)、密封排气罩(11)，长针头(3)的一端通过标准接口与玻璃注射器(2)紧密连接，长针头(3)的另一端通过弯曲调节并放置在实验片上方合适高度，加热盘(5)上部布置有凹槽，实验片(4)安置在加热盘(5)的凹槽内，热电偶(6)的测量端布置在加热盘(5)内并位于实验片(4)的下方，电热丝(7)布置在加热盘(5)的下方，热电偶(6)、电热丝(7)均通过线束与温度控制器(8)及电源相连接，重量传感器(9)安装在加热盘(5)的底部边缘，重量传感器(9)通过线束与质量显示器(10)相连接，实验片(4)、加热盘(5)、热电偶(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖进，宋豪义，朱成玮，余凯，杨贤沛，杨扬，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31