一种层流扩散火焰气体燃烧测试系统技术方案

一种层流扩散火焰气体燃烧测试系统属实验设备技术领域，本实用新型专利技术中氧化剂引入管Ⅱ两端分别连接层流扩散火焰燃烧器的氧化剂入口Ⅱ和三通阀出口Ⅱ，氧化剂引入管Ⅰ两端分别连接层流扩散火焰燃烧器的氧化剂入口Ⅰ和三通阀出口Ⅰ，三通阀进口与气体流量显示控制装置的空气出口连接，气体流量显示控制装置的空气入口与空气储气瓶出口连接，气体流量显示控制装置的气体燃料入口与乙烯罐出口连接，气体流量显示控制装置的气体燃料出口与层流扩散火焰燃烧器的燃料引入管连接。本实用新型专利技术能实现不同空燃比精确调节和控制，气体燃料可换，火焰稳定高度可调，重复性好，可作为光学试验前的调试，或用作燃烧过程的机理研究，本实用新型专利技术结构简单，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种层流扩散火焰气体燃烧测试系统
本技术属于实验设备
，具体涉及一种层流扩散火焰气体燃烧测试系统。
技术介绍
随着近些年激光器和CCD技术的发展，光学技术成为发动机燃烧过程研究的重要手段，它能对燃烧过程的中间产物进行测量，了解燃烧机理，同时也为各种排放污染物的测量提供了强有力的支持。光学测试是一个很精密的过程，前期需要对其进行大量的调试，由于内燃机缸内的工作环境复杂，燃烧器产生的标准火焰稳定且便于控制，所以先在燃烧器上进行预备性试验。该燃烧器系统能形成高度可调、燃烧稳定和可重复性好的层流扩散燃烧火焰，并且还可以对燃料进行替换，形成别的气体燃烧器，可用在光学试验前调试系统或对燃烧过程中机理进行研究，是可视化研究中必不可少的实验设备。目前国外性能好的燃烧器价格较贵，而国内燃烧器中对气体流量达不到精确控制，火焰很难在同一工况下稳定，重复性较差，然后，对于碳烟的研究中，有的气体燃烧器火焰碳烟生成量少，不利于探测。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种光学实验前期实验中的气体燃料层流扩散火焰燃烧测试系统，它能提供稳定的火焰，通过对燃料与空气的精确控制，能控制火焰长度与碳烟生成量，方便对光学手段进行调试，主要用于科研教学中对燃烧过程机理性的研究。本技术由气体提供装置A、气体流量显示控制装置B、层流扩散火焰燃烧器C、导管Ⅲ1、导管Ⅱ2、三通阀3、导管Ⅰ4、氧化剂引入管Ⅱ5、氧化剂引入管Ⅰ6、导管Ⅵ7、导管Ⅴ8和导管Ⅳ9组成，其中气体提供装置A由乙烯罐11和空气储气瓶10组成，其中三通阀3设有阀进口e、阀出口Ⅱf和阀出口Ⅰg。氧化剂引入管Ⅱ5一端固接于层流扩散火焰燃烧器C的氧化剂入口Ⅱ32，氧化剂引入管Ⅱ5另一端经导管Ⅰ4与三通阀3的阀出口Ⅱf连接。氧化剂引入管Ⅰ6一端固接于层流扩散火焰燃烧器C的氧化剂入口Ⅰ34，氧化剂引入管Ⅰ6另一端经导管Ⅵ7与三通阀3的阀出口Ⅰg连接。三通阀3的阀进口e经导管Ⅱ2与气体流量显示控制装置B的空气出口b连接。气体流量显示控制装置B的空气入口a经导管Ⅲ1与气体提供装置A的空气储气瓶10出口连接。气体流量显示控制装置B的气体燃料入口c经导管Ⅳ9与气体提供装置A的乙烯罐11出口连接。气体流量显示控制装置B的气体燃料出口d经导管Ⅴ8与层流扩散火焰燃烧器C的燃料引入管33底端连接。所述的气体流量显示控制装置B由壳体12、空气干燥器13、空气过滤器14、空气流量控制器15、导线Ⅰ16、空气流量显示仪17、导管Ⅶ18、单向阀Ⅰ19、单向阀Ⅱ20、导管Ⅷ21、气体燃料流量显示仪22、导线Ⅱ23、气体燃料流量控制器24、气体燃料过滤器25、燃料干燥器26和阻燃器27组成，其中壳体12一端设有空气入口a和气体燃料入口c，壳体12另一端设有气体燃料出口d和空气出口b。空气入口a和空气出口b之间的导管Ⅶ18上，自左至右顺序串接空气干燥器13、空气过滤器14、空气流量控制器15、空气流量显示仪17和单向阀Ⅰ19，其中空气流量显示仪17发出的信号，经导线Ⅰ16对空气流量控制器15进行控制。气体燃料入口c和气体燃料出口d之间的导管Ⅷ21上，自左至右顺序串接阻燃器27、气体燃料干燥器26、气体燃料过滤器25、气体燃料流量控制器24、气体燃料流量显示仪22、导管Ⅷ21和单向阀Ⅱ20，其中气体燃料流量显示仪22发出的信号，经导线Ⅱ23对气体燃料流量控制器24进行控制。所述的层流扩散火焰燃烧器C由金属滤板28、玻璃球层29、蜂窝状陶瓷滤板30、燃烧器壳体31和燃料引入管33组成，其中燃烧器壳体31为敞口圆筒形，燃烧器壳体31的左下侧设有氧化剂入口Ⅰ34，燃烧器壳体31的右下侧设有氧化剂入口Ⅱ32。燃料引入管33下部固接于燃烧器壳体31的底板中心，蜂窝状陶瓷滤板30、玻璃球层29和金属滤板28自下而上顺序排列，固接于燃料引入管33中部，蜂窝状陶瓷滤板30、玻璃球层29和金属滤板28边缘与燃烧器壳体31内壁固接。本技术中空气从气体提供装置A的空气储气瓶10中流出，导管Ⅲ1从气体流量显示控制装置B的空气入口a进入，再从气体流量显示控制装置B的空气出口b出来经导管Ⅱ2流向三通阀3的阀进口e，然后分别从阀出口Ⅱf和阀出口Ⅰg出来，分别经过导管Ⅰ4和导管Ⅵ7，分别从氧化剂引入管Ⅱ5和氧化剂引入管Ⅰ6进入燃烧器，使空气形成更为均匀的分布。气体燃料从气体燃料储气瓶11流出，经导管Ⅳ9，从气体流量显示控制装置B的气体燃料入口c进入，再从气体流量显示控制装置B的气体燃料出口d出来之后，经导管Ⅴ8从层流扩散火焰燃烧器C的燃料引入管33进入燃烧器与空气燃烧，生成稳定的扩散火焰。所述的气体流量装置B中设两套独立的气体管路。空气从空气入口a进来后，依次经过空气干燥器13、空气过滤器14、空气流量控制器15、空气流量显示仪17、导管Ⅶ18和单向阀Ⅰ19，从空气出口b流出，其中通过设定空气流量显示仪17上的流量示数，经导线Ⅰ16反馈给空气流量控制器15，实现空气流量的控制，其量程范围为0-300L/min，实验中调为150L/min。实验中所采用的气体燃料为乙烯，经气体燃料入口c进入，依次经阻燃器27、气体燃料干燥器26、气体燃料过滤器25、气体燃料流量控制器24、气体燃料流量显示仪22、导管Ⅷ21和单向阀Ⅱ20，从气体燃料出口d流出，其中通过设定气体燃料流量显示仪22上的流量示数，经导线Ⅱ23反馈给气体燃料流量控制器24，实现气体燃料流量的控制，其量程范围为0-200mL/min，实验中调为100mL/min，该管路所加阻燃器27，能防止火焰反窜引燃气体燃料储气瓶11。所述的层流扩散火焰燃烧器C中，燃料通过燃料引入管33直接在燃烧器出口出来，与空气在常压下燃烧，空气首先经过蜂窝状陶瓷滤板30进行一级稳流，减缓空气流速，然后经过一层直径为2mm的玻璃球层29，使整个燃烧器内气体均匀分布，最后经过金属滤板28形成稳定流速的气流，与燃料一起氧化燃烧，形成稳定的轴对称乙烯层流扩散燃烧火焰。本系统带有流量设定功能，通过定量控制气体燃料与空气的比例，实现不同的空燃比调节。各个部件结构简单，与国外燃烧器系统相比成本较低，同时，本系统还具有气体燃料可换、火焰高度可调、燃烧稳定和可重复性好等特点，可用在光学试验前调试系统，或对燃烧过程的机理进行研究。附图说明图1为层流扩散火焰气体燃烧测试系统结构示意图图2为气体提供装置示意图图3为气体流量显示控制装置的结构示意图图4为层流扩散火焰燃烧器结构示意图图5为三通阀气体流向示意图其中：A.气体提供装置B.气体流量显示控制装置C.层流扩散火焰燃烧器a.空气入口b.空气出口c.气体燃料入口d.气体燃料出口e.阀进口f.阀出口Ⅱg.阀出口Ⅰ1.导管Ⅲ2.导管Ⅱ3.三通阀4.导管Ⅰ5.氧化剂引入管Ⅱ6.氧化剂引入管Ⅰ7.导管Ⅵ8.导管Ⅴ9.导管Ⅳ10.空气储气瓶11.气体燃料储气瓶12.壳体13.空气干燥器14.空气过滤器15.空气流量控制器16.导线Ⅰ17.空气流量显示仪18.导管Ⅶ19.单向阀Ⅰ20.单向阀Ⅱ21.导管Ⅷ22.气体燃料流量显示仪23.导线Ⅱ24.气体燃料流量控制器25.气体燃料过滤器26.气体燃料干燥器27.阻燃器28.金属滤板29.玻璃球层30.蜂窝状陶瓷滤板31.燃烧器壳体32.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层流扩散火焰气体燃烧测试系统，其特征在于：由气体提供装置(A)、气体流量显示控制装置(B)、层流扩散火焰燃烧器(C)、导管Ⅲ(1)、导管Ⅱ(2)、三通阀(3)、导管Ⅰ(4)、氧化剂引入管Ⅱ(5)、氧化剂引入管Ⅰ(6)、导管Ⅵ(7)、导管Ⅴ(8)和导管Ⅳ(9)组成，其中气体提供装置(A)由乙烯罐(11)和空气储气瓶(10)组成，三通阀(3)设有阀进口(e)、阀出口Ⅱ(f)和阀出口Ⅰ(g)；氧化剂引入管Ⅱ(5)一端固接于层流扩散火焰燃烧器(C)的氧化剂入口Ⅱ(32)，氧化剂引入管Ⅱ(5)另一端经导管Ⅰ(4)与三通阀(3)的阀出口Ⅱ(f)连接；氧化剂引入管Ⅰ(6)一端固接于层流扩散火焰燃烧器(C)的氧化剂入口Ⅰ(34)，氧化剂引入管Ⅰ(6)另一端经导管Ⅵ(7)与三通阀(3)的阀出口Ⅰ(g)连接；三通阀(3)的阀进口(e)经导管Ⅱ(2)与气体流量显示控制装置(B)的空气出口(b)连接；气体流量显示控制装置(B)的空气入口(a)经导管Ⅲ(1)与气体提供装置(A)的空气储气瓶(10)出口连接；气体流量显示控制装置(B)的气体燃料入口(c)经导管Ⅳ(9)与气体提供装置(A)的乙烯罐(11)出口连接；气体流量显示控制装置(B)的气体燃料出口(d)经导管Ⅴ(8)与层流扩散火焰燃烧器(C)的燃料引入管(33)底端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种层流扩散火焰气体燃烧测试系统，其特征在于：由气体提供装置(A)、气体流量显示控制装置(B)、层流扩散火焰燃烧器(C)、导管Ⅲ(1)、导管Ⅱ(2)、三通阀(3)、导管Ⅰ(4)、氧化剂引入管Ⅱ(5)、氧化剂引入管Ⅰ(6)、导管Ⅵ(7)、导管Ⅴ(8)和导管Ⅳ(9)组成，其中气体提供装置(A)由乙烯罐(11)和空气储气瓶(10)组成，三通阀(3)设有阀进口(e)、阀出口Ⅱ(f)和阀出口Ⅰ(g)；氧化剂引入管Ⅱ(5)一端固接于层流扩散火焰燃烧器(C)的氧化剂入口Ⅱ(32)，氧化剂引入管Ⅱ(5)另一端经导管Ⅰ(4)与三通阀(3)的阀出口Ⅱ(f)连接；氧化剂引入管Ⅰ(6)一端固接于层流扩散火焰燃烧器(C)的氧化剂入口Ⅰ(34)，氧化剂引入管Ⅰ(6)另一端经导管Ⅵ(7)与三通阀(3)的阀出口Ⅰ(g)连接；三通阀(3)的阀进口(e)经导管Ⅱ(2)与气体流量显示控制装置(B)的空气出口(b)连接；气体流量显示控制装置(B)的空气入口(a)经导管Ⅲ(1)与气体提供装置(A)的空气储气瓶(10)出口连接；气体流量显示控制装置(B)的气体燃料入口(c)经导管Ⅳ(9)与气体提供装置(A)的乙烯罐(11)出口连接；气体流量显示控制装置(B)的气体燃料出口(d)经导管Ⅴ(8)与层流扩散火焰燃烧器(C)的燃料引入管(33)底端连接。2.按权利要求1所述的层流扩散火焰气体燃烧测试系统，其特征在于：所述的气体流量显示控制装置(B)由壳体(12)、空气干燥器(13)、空气过滤器(14)、空气流量控制器(15)、导线Ⅰ(16)、空气流量显示仪(17)、导管Ⅶ(18)、单向阀Ⅰ(19)、单向阀Ⅱ(20)、导管Ⅷ(21)、气体燃料流量显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鹏，郭亮，庄宇欣，苏岩，赵冰，孙万臣，方凯，吴亚，邢四海，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22