用于PLIF流场诊断示踪剂的产生、注入的装置及方法制造方法及图纸

用于PLIF流场诊断示踪剂的产生、注入的装置及方法，它涉及一种示踪剂产生、注入的装置及方法。在利用PLIF诊断技术对混合燃气进行高时间，高空间分辨率的定量测量的过程中，因无法精准确定混合蒸汽的温度，气压和浓度而影响实验的准确性。本发明专利技术中发生罐通过第一输气管道与混气罐相连通，发生罐上有第一热电偶，混气罐上有第二热电偶。本发明专利技术中步骤一：纯示踪剂蒸汽的形成；步骤二：调试混合气体浓度的过程；步骤三：根据理想气体状态方程PV＝nRT，将混气罐内的稀释气体加压及稀释，得到符合实验要求的浓度为A，温度为T和气压为P的混合气体；步骤四：混合气体的注入过程。本发明专利技术用于示踪剂的产生兼备注入实验场的过程中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种示踪剂的产生、注入的装置及方法，属于激光光谱应用

技术介绍
PLIF【平面激光诱导焚光技术，Planner Laser Induced Fluorescence】作为一种激光光谱技术，目前主要应用于发动机内的高速燃烧场诊断。在发动机的研究过程中，燃料和氧化剂的充分混合是产生燃烧的必要条件。而燃料与氧化剂混合的均匀性，当量比等特性会对发动机点火，火焰传播速度以及火焰的稳定性产生很大影响。因此，对于混合燃气进行高时间，高空间分辨率的定量测量是研制发动机的关键所在。而传统测量方法，如老式探针测试法，对于原有流场产生干扰，测量的时间分辨率也较低，应用范围有限。PLIF诊断技术凭借其测量手段的非接触性以及较高的时间分辨率和空间分辨率，可以用来定量的诊断高速变化的浓度场与温度场。PLIF诊断技术的示踪剂主要分为气态示踪剂和液态示踪剂。气态示踪剂主要包括N0，S02等，气态示踪剂最大的优势在于易于投放到观测的流场之中。然而由于气态示踪剂的激光激发波长较为特殊，产生特定波长的相关设备较为复杂，而且部分气态示踪剂有不同程度的毒性，所以应用受到很大限制。液态的PLIF示踪剂，如丙酮，甲苯等拥有较大的吸收截面，无毒，而且用于激发示踪剂的激光较易获得，激光相关设备简单，可靠性高。所以液态示踪剂是应用较为广泛的示踪剂。然而液态示踪剂在标准状况条件下为液态，需要通过一些技术手段使其变为气态示踪剂，以便于实验投放。一般情况下想要得到固定浓度的示踪剂蒸汽并不方便。而某些特定实验环境，如高压，真空，高温等特殊实验条件，对于投放的气态示踪剂温度，压力和浓度都有一定要求，以防止其发生液化。目前，在利用PLIF诊断技术对混合燃气进行高时间，高空间分辨率的定量测量的过程中，因无法精准确定混合蒸汽的温度，气压和浓度而影响实验的准确性。
技术实现思路
本专利技术为解决在利用PLIF诊断技术对混合燃气进行高时间，高空间分辨率的定量测量的过程中，因无法精准确定混合蒸汽的温度，气压和浓度而影响实验的准确性的问题，进而提出一种用于PLIF流场诊断示踪剂的产生、注入的装置及方法。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是:—种用于PLIF流场诊断示踪剂的产生、注入的装置，所述装置包括发生罐、混气罐、真空栗、稀释气体瓶、第一压力计、第一热电偶、第二压力计、第二热电偶、第一输气管道、第二输气管道、第三输气管道、第四输气管道、球阀、三个针阀、多个第一加热圈和多个第二加热圈；所述发生罐通过第一输气管道与混气罐相连通，所述发生罐上设置有第一热电偶，所述混气罐上设置有第二热电偶，所述第一输气管道上安装有第一压力计，所述混气罐通过第三输气管道与稀释气体瓶相连通，所述第三输气管道上连通有第四输气管道的一端，所述第四输气管道的另一端连通有真空栗，所述第四输气管道上设置有球阀，所述第二输气管道的一端与混气罐相连通，所述第二输气管道的另一端为朝向实验工作环境的气体出口端，第二输气管道上设置有第二压力计，所述第一输气管道、第二输气管道和第三输气管道上各设置有一个针阀，所述发生罐上缠绕有多个第一加热圈，所述混气罐上缠绕有多个第二加热圈。—种利用【具体实施方式】四所述装置实现用于PLIF流场诊断示踪剂的产生、注入的方法，所述方法包括以下步骤:步骤一:纯示踪剂蒸汽的形成:首先将液体示踪剂放入发生罐中，关闭第二输气管道和第三输气管道上的针阀，分别打开球阀和第一输气管道上的针阀，启动真空栗，通过真空栗抽空发生罐、混气罐和第一输气管道内的气体使发生罐、混气罐和第一输气管道内处于真空状态，然后依次关闭第一输气管道上的针阀、球阀及真空栗，利用发生罐外缠绕的多个第一加热圈使发生罐内的温度维持在290?1200K，经过15?30min后，液体示踪剂在发生罐内挥发产生纯示踪剂蒸汽，此时第一热电偶显示温度ST1，第一压力计上显示的压力值SP1，该气压值P1S饱和蒸汽压，关系满足安托因方程log P1=A-Bzi(TdC)，其中A、B和C均为物质的Antonie常数；步骤二:调试混合气体浓度的过程:启动混气罐外的多个第二加热圈进行加热，使第二热电偶显示温度达到与第一热电偶显示温度T1同温时，开启第一输气管道上的针阀，使纯示踪剂蒸汽进入混气罐中，当混气罐上设置的第二压力计所显示压强值稳定且与第一压力计上显示的压力值?:相同时，关闭第一输气管道上的针阀后打开第三输气管道上的针阀，通过调节第三输气管道上的针阀控制从稀释气体瓶进入混气罐内惰性气体的流量，同时时刻监测第二压力计所显示的读数P2，最终得到的混合气体中示踪剂浓度即为PVP2;整个步骤二过程保持混气罐内的温度T1不变；步骤三:根据理想气体状态方程PV= nRT，在步骤二的基础上，对示踪剂浓度为P1/P2的混合气体进行加热，使第二热电偶显示温度变化达到所需要的温度T，最终得到符合实验要求的浓度为A，温度为T和气压为P的混合气体；步骤四:混合气体的注入过程:通过减压阀和气体质量流量计的调控，将配制好的混合气体以低于1slpm的流量投放到实验观察区域中。本专利技术与现有技术相比的有益效果:1、本专利技术利用示踪剂饱和蒸汽压与温度的关系以及理想气体状态方程，在混气罐部分通过冲入稀释气体以及加热圈加热的功能，得到所需要的，拥有合适浓度，温度与压强的示踪剂混合气体。2、本专利技术设计利用示踪剂饱和蒸汽压与温度的关系以及理想气体状态方程，研制了气态PLIF示踪剂的产生、注入的装置，该装置中发生罐为产生示踪剂蒸汽的示踪剂发生罐，通过对其配备的第一热电偶和第一压力计，能够实现对发生罐内示踪剂蒸汽温度和压力的测定;混气罐为示踪剂蒸汽与惰性气体形成混合气体用的罐体，通过第二热电偶和第二压力计的设置实现对混合气体温度和压力的测定。发生罐和混气罐均缠绕有加热圈以控制各自内部气体的温度。混气罐连通有真空栗和稀释气体瓶，以便抽空整个装置以及稀释示踪剂蒸汽。3、本专利技术的示踪剂的产生兼备注入的方法操作流程科学合理，灵活性强，可自行调节示踪剂投放温度，方便进行不用要求的实验。通过本方法可实现自由控制不同流量的示踪剂投放的效果，通过多次实验得出适合特定实验的流量。可实现对于投放示踪剂浓度的精确控制，可以在较长时间内获得浓度，温度流量稳定的气态示踪剂。使用方法较之前的液态示踪剂气化投放方法简单。经过功能的集成，每次使用的设备可以直接使用，省去安装麻烦。【附图说明】图1是本专利技术中装置的使用过程的流程图。【具体实施方式】【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式中所述装置包括发生罐1、混气罐2、真空栗3、稀释气体瓶4、第一压力计5、第一热电偶6、第二压力计当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于PLIF流场诊断示踪剂的产生、注入的装置，其特征在于：所述装置包括发生罐(1)、混气罐(2)、真空泵(3)、稀释气体瓶(4)、第一压力计(5)、第一热电偶(6)、第二压力计(7)、第二热电偶(8)、第一输气管道(9)、第二输气管道(10)、第三输气管道(11)、第四输气管道(12)、球阀(13)、三个针阀(14)、多个第一加热圈和多个第二加热圈；所述发生罐(1)通过第一输气管道(9)与混气罐(2)相连通，所述发生罐(1)上设置有第一热电偶(6)，所述混气罐(2)上设置有第二热电偶(8)，所述第一输气管道(9)上安装有第一压力计(5)，所述混气罐(2)通过第三输气管道(11)与稀释气体瓶(4)相连通，所述第三输气管道(11)上连通有第四输气管道(12)的一端，所述第四输气管道(12)的另一端连通有真空泵(3)，所述第四输气管道(12)上设置有球阀(13)，所述第二输气管道(10)的一端与混气罐(2)相连通，所述第二输气管道(10)的另一端为朝向实验工作环境的气体出口端，第二输气管道(10)上设置有第二压力计(7)，所述第一输气管道(9)、第二输气管道(10)和第三输气管道(11)上各设置有一个针阀(14)，所述发生罐(1)上缠绕有多个第一加热圈，所述混气罐(2)上缠绕有多个第二加热圈。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭江波，于欣，常光，马欲飞，李晓晖，杨超博，于杨，杨振，周淼，樊荣伟，李旭东，董志伟，闫仁鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23