空气/氧气/甲烷三组元燃烧空气加热器制造技术

技术编号:11497874 阅读:167 留言:0更新日期:2015-05-22 15:25
本实用新型专利技术涉及空气/氧气/甲烷三组元燃烧空气加热器,包括固定连接的头部组件和身部组件,头部组件包括空气接头、氧气接头、甲烷接头、可调针锥、预燃室、燃烧室以及依次固定连接的1#板、2#板、3#板和4#板;空气接头设置在1#板的一侧与1#板上其中一个外导流孔连通,氧气接头设置在1#板的另一侧与1#板上另一个外导流孔连通,甲烷接头固定在1#板上;2#板上设置有分流孔,分流孔用于连通2#板上的外导流孔和中心孔;预燃室固定在4#板上,预燃室与中心流道连通,预燃室位于身部组件内;可调针锥位于中心流道内。克服现有燃烧空气加热器不能大范围调节的技术问题,本实用具有燃烧效率高,温度可控,流量大范围调节等特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及燃烧空气加热器,特别涉及空气/氧气/甲烷三组元燃烧空气加热器,可应用于超燃直连试验台及其它燃烧装置,多种需要提供高温燃气或高温模拟空气的场所。
技术介绍
燃烧空气加热器是进行超燃冲压发动机直连试验的关键设备,其性能好坏直接关系到模型发动机的实验成败。目前国内外主要采用电弧加热或燃烧加热等方式对空气进行加热,以模拟高速来流。采用电弧加热,需要配备专用电站提供巨大电流,设备投资和实验费用较高。而采用燃烧加热方式,虽然对空气有轻微污染,但低廉的设备投资和实验费用使长时间、多批次大量的热试车成为可能。目前随着超音速冲压发动机研宄工作的不断深入,如何获得高参数(即高马赫数、高焓、高温和高压)状态的直连式试验是一个挑战。在直连式试验台上研宄飞行马赫数为7时所对应的燃烧室在超音速气流环境中的燃料喷射、混合、点火、燃烧过程等特性。为完成这一研宄工作,直连式试验台空气加热器的设计成为一个关键。如何能很好的组织空气、氧气、甲烷三组元进行稳定高效的燃烧是很多科研院所急需的设备。同时在工业领域如何能提供高压高温的燃气也是很多冶炼行业,特别是雾化热分解技术急需解决的技术难题。
技术实现思路
为了克服现有燃烧空气加热器不能大范围调节的技术问题,本技术提供一种可调节的空气/氧气/甲烷三组元燃烧空气加热器,流量在1:10范围内变化时,能够点火可靠,燃烧稳定,具有燃烧效率高,温度可控,流量大范围调节等特点。本技术的技术解决方案为:空气/氧气/甲烷三组元燃烧空气加热器,包括固定连接的头部组件和身部组件,所述头部组件包括空气接头1、氧气接头2、甲烷接头3、可调针锥8、预燃室9、燃烧室14以及依次固定连接的1#板4、2#板5、3#板6和4#板7 ;所述1#板4、2#板5、3#板6以及4#板7均包括位于中心的中心孔和以及位于中心孔对称两侧的外导流孔,所述1#板4、2#板5、3#板6以及4#板7的中心孔依次形成中心流道,所述外导流孔依次连通形成外流道;所述空气接头设置在1#板4的一侧与1#板4上其中一个外导流孔连通,所述氧气接头设置在1#板4的另一侧与1#板4上另一个外导流孔连通,所述甲烷接头3固定在1#板4上;所述2#板5上设置有分流孔,所述分流孔用于连通2#板5上的外导流孔和中心孔;所述预燃室固定在4#板7上,所述预燃室9与中心流道连通,所述预燃室位于身部组件内;所述可调针锥8位于中心流道内,所述可调针锥包括针锥81、调节螺母82、甲烷喷嘴83以及设置在甲烷喷嘴83上的多个甲烷喷口 84,所述甲烷喷嘴的一端与甲烷接头3连接,所述针锥套装在甲烷喷嘴上,所述针锥81通过调节螺母82与1#板4连接。上述预燃室包括依次连接的直线段和突扩段,所述直线段与4#板7连接。上述身部组件包括身部外壁10、身部内壁11和水冷法兰12,所述身部内壁11采用水冷。本技术与现有技术相比的有益效果是:1、本技术的空气/氧气/甲烷三组元燃烧空气加热器,借鉴层板喷注器的设计理念,以板片组合形式形成气流通道。2、本技术采用针栓喷注器的设计思想,在一次气的喷口设计了一个可调节针锥,甲烷通过可调节针锥和燃气管形成的喷口与一次气成90度喷射,撞击混合后进入预燃室燃烧。通过可调节针锥的移动可同时改变一次气喷口面积和甲烷喷口面积,从而保证一次气流量变化时,一次气在喷口的流动速度始终为一稳定值,并且和甲烷始终保持某一恰当的混合比和动量比,保证预混气的点火和燃烧,并可实现流量的大范围变化。燃烧室设计了预燃室,在预燃室中设计了突扩面,突扩面后设有两个电点火器,有利于点火和火焰稳定。3、采用本技术的三组元燃烧空气加热器,工作范围宽,在大范围变工况时可实现稳定燃烧,燃气温度高达2600K。4、本技术的身部燃烧室采用气冷和水冷相结合方案,实现燃烧室可靠冷却。【附图说明】图1是本技术的空气/氧气/甲烷三组元燃烧空气加热器结构图;图2是本技术的可调节针锥结构图;其中附图标记为:1-空气接头,2-氧气接头,3-甲烷接头,4-1#板,5-2#板,6-3#板,7-4#板,8-可调针锥,9-预燃室,10-身部外壁,11-身部内壁,12-水冷法兰,13-点火器,14-燃烧室。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步详细描述:图1为本技术的空气/氧气/甲烷三组元燃烧空气加热器,包括固定连接的头部组件和身部组件,所述头部组件包括空气接头1、氧气接头2、甲烷接头3、可调针锥8、预燃室9、燃烧室14以及依次固定连接的1#板4、2#板5、3#板6和4#板7 ;1#板4、2#板5、3#板6以及4#板7均包括位于中心的中心孔和以及位于中心孔对称两侧的外导流孔,1#板4、2#板5、3#板6以及4#板7的中心孔依次形成中心流道,外导流孔依次连通形成外流道;空气接头设置在1#板4的一侧与1#板4上其中一个外导流孔连通,氧气接头设置在1#板4的另一侧与1#板4上另一个外导流孔连通,甲烷接头3固定在1#板4上;2#板5上设置有分流孔,分流孔用于连通2#板5上的外导流孔和中心孔;预燃室固定在4#板7上,预燃室9与中心流道连通,预燃室位于身部组件内;[当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
空气/氧气/甲烷三组元燃烧空气加热器,其特征在于:包括固定连接的头部组件和身部组件,所述头部组件包括空气接头(1)、氧气接头(2)、甲烷接头(3)、可调针锥(8)、预燃室(9)、燃烧室(14)以及依次固定连接的1#板(4)、2#板(5)、3#板(6)和4#板(7);所述1#板(4)、2#板(5)、3#板(6)以及4#板(7)均包括位于中心的中心孔和以及位于中心孔对称两侧的外导流孔,所述1#板(4)、2#板(5)、3#板(6)以及4#板(7)的中心孔依次形成中心流道,所述外导流孔依次连通形成外流道;所述空气接头设置在1#板(4)的一侧与1#板(4)上其中一个外导流孔连通,所述氧气接头设置在1#板(4)的另一侧与1#板(4)上另一个外导流孔连通,所述甲烷接头(3)固定在1#板(4)上;所述2#板(5)上设置有分流孔,所述分流孔用于连通2#板(5)上的外导流孔和中心孔;所述预燃室固定在4#板(7)上,所述预燃室(9)与中心流道连通,所述预燃室位于身部组件内;所述可调针锥(8)位于中心流道内,所述可调针锥包括针锥(81)、调节螺母(82)、甲烷喷嘴83以及设置在甲烷喷嘴83上的多个甲烷喷口,所述甲烷喷嘴的一端与甲烷接头(3)连接,所述针锥套装在甲烷喷嘴上,所述针锥(81)通过调节螺母(82)与1#板(4)连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:杨伟东洪流李龙飞陈鹏飞徐云飞费俊孙璠王玫
申请(专利权)人:中国航天科技集团公司第六研究院第十一研究所
类型:新型
国别省市:陕西;61

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