液体燃料点火试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种液体燃料点火试验系统，包括燃料供给装置，其通过管道连接至雾化器，雾化器的喷嘴处设有点火器，雾化器喷嘴的出口一侧下方还设有回收池，该系统还设有测量装置，包括温度测量装置和雾化测量装置。本发明专利技术能够提高燃料燃烧质量和燃烧效率，采用燃料雾化点火燃烧模式，通过采集雾化粒径、燃烧温度等参数，分析混合燃料的雾化效果和燃烧特性。

【技术实现步骤摘要】
液体燃料点火试验系统
本专利技术属于液体燃料
，具体涉及一种液体燃料点火试验系统。
技术介绍
液体燃料燃烧是一种非均相扩散燃烧现象，通常包括液面燃烧、预蒸发燃烧和液雾燃烧等方式。液体燃料燃烧是一个复杂的物理化学过程。由于液体沸点低于其燃点，因此，液体总是先蒸发成气体，并以气态方式进行燃烧。蒸发过程是一个表面过程，为了保证燃烧质量，必须增大液体表面积。当前，在内燃机、液体火箭发动机等交通运输、军事等动力系统中，为了提高燃烧强度和燃烧效率，广泛应用喷雾燃烧技术进行燃料化学能与机械能的转换。首先用雾化器将燃油分裂成许多细小而分散的油滴，以增加燃料单位质量的表面积，使其能和周围空间的氧化剂更好地混合，在空间达到迅速和完全的燃烧。目前液体燃料雾化方法一般包括机械式雾化和介质式雾化。如图1所示，机械式雾化是指液体燃料在高压下通过雾化片的特殊机械结构将燃油雾化，通过喷油嘴喷出，一般包括直流式、离心式、和转杯式。介质式雾化是指靠附加的雾化介质(蒸汽或压缩空气)的能力来雾化，一般分为高压雾化、中压雾化、低压雾化。雾化原理如图2所示。为了提高液体燃料的能量，通常在燃料中添加超细型金属或非金属含能粒子，这种含能粒子悬浮于液体中形成悬浊液。由于固相粒子的添加，其粒径、质量分数、粒子对比密度等会改变雾化粒子平均粒径，影响雾化效果和燃烧效率。因此，如何改善添加超细型金属或非金属含能粒子的液体燃料雾化质量，提高燃料燃烧质量，分析和判别不同工况下液体燃料的燃烧效果成为一个难题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种液体燃料点火试验系统，能够提高燃料燃烧质量和燃烧效率，采用燃料雾化点火燃烧模式，通过采集雾化粒径、燃烧温度等参数，分析混合燃料的雾化效果和燃烧特性。本专利技术所采取的技术方案是，一种液体燃料点火试验系统，包括燃料供给装置，其通过管道连接至雾化器，雾化器的喷嘴处设有点火器，雾化器喷嘴的出口下方还设有回收池，该系统还设有测量装置，包括温度测量装置和雾化测量装置；所述燃料供给装置与雾化器之间的管道上设有和恒流泵，燃料供给装置与雾化器之间还设有回油阀门，其与恒流泵并联连接到燃料供给装置与雾化器之间的管道上；所述燃料供给装置与恒流泵之间的管道上还安装有过滤器；所述燃料的供给压力为0.8-12MPa，流量为5-10mg/s，空压机连接管道的供气压力为0.96-24MPa，雾化器包括喷嘴入口气液压力比为1.2-2；韦伯准则数We＞14。进一步地，所述雾化器包括喷嘴主管路，其通过管道与燃料供给装置连接；喷嘴主管路外侧设有环隙管路，环隙管路连接介质气进口，其通过管道与空压机连接。进一步地，所述恒流泵与雾化器之间的管道及空压机与雾化器之间的管道上均安装有压力表、流量计和逆止阀。进一步地，所述燃料供给装置与恒流泵之间的管道上还安装有过滤器。进一步地，所述燃料供给装置为球形，其上部设有加注口，底部设有排泄口，该装置还设有输油孔，输油孔通过管道连接雾化器。进一步地，所述点火器为火花塞点火器，点火电压为10-20KV。一种液体燃料点火试验测试方法，包括以下步骤：首先进行燃料加注，将容器中的燃料通过管路压至雾化器喷嘴，雾化剂在空压机的作用下压缩至雾化器的喷嘴，燃料射流与雾化剂射流喷出后产生机械撞击，形成油雾喷出；采用激光粒子采集分析系统采集雾化数据；然后打开温度测试装置，用于对点火过程进行数据采集；再进行点火，使油雾点火燃烧，燃油燃烧后，点火器停止供电；燃料在燃烧过程，生成的燃烧产物在重力作用下沉降至回收池，回收池中装有水；待燃烧完毕后，关闭泵和空压机，对燃烧产物进行采集，分析燃烧特性。进一步地，所述装燃料的容器与雾化器之间的管路上设有恒流泵和回油阀，恒流泵和回油阀并联设置在该管路上；燃烧完毕后，关闭泵和空压机，开启回油阀。本专利技术具有以下有益效果：1、传统常规液体燃料点火测试系统主要针对单相液体或含惰性固体粒子的液体，多采用齿轮泵、柱塞泵等输送燃料，输送压力一般不大于1.5MPa，且燃料安全系数高。而针对含有金属含能粒子的液体燃料如采用以上方式则会对金属离子产生损伤，破坏燃料原有的理化特性。本结构创新点在于由于燃料粘度大、燃料输送压力高，采用新的输送方式，可用于不同配方固-液混合悬浊液体燃料的点火与测试。2、本液体燃料点火测试系统采用介质式雾化方式，雾化喷嘴克服了传统介质雾化喷嘴气耗大的缺点，雾化后的燃料可与空气充分混合，燃烧效率高。3、本专利技术采用燃料雾化点火燃烧模式，引入空气与燃料进行充分混合雾化，使得燃料能够顺利点火燃烧，提高燃料的燃烧质量及燃烧效率；并且能实现燃料流量、压力及空气压力控制调节，点火燃烧后的Al2O3等燃烧残渣可以回收，通过测试燃料油滴粒径、燃烧温度等分析燃料的雾化效果、燃烧特性。附图说明图1为
技术介绍
中机械式燃油雾化原理图。图2是
技术介绍
中介质式燃油雾化原理。图3为本专利技术系统的结构示意图。图4为恒流泵工作原理图。图5为雾化器喷嘴的结构示意图。图6为点火器点火电路图。图7为回收池的布局图。图8为温度测量装置硬件组成框图。图9为温度测量装置的火焰温度测试软件原理框图。图10为雾化测量装置的工作原理图。图11为雾化测量装置的软件原理框图。具体实施方式下面结合实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。如图3-10所示，一种液体燃料点火试验系统，包括燃料供给装置1，其通过管道连接至雾化器2，雾化器的喷嘴处设有点火器，雾化器喷嘴的出口一侧下方还设有回收池3，该系统还设有测量装置4，包括温度测量装置和雾化测量装置。优选地，所述燃料供给装置1与雾化器2之间的管道上设有和恒流泵5，燃料供给装置1与雾化器2之间还设有回油阀门，其与恒流泵5并联连接到燃料供给装置1与雾化器2之间的管道上。燃料供给主要依据泵的流体增压功能实现。恒流泵作为一种流体增压装置，广泛应用于高校、科研院所实验室。恒流泵一般采用双柱塞结构，压力脉动小，精准、耐用、输送流量稳定，连续可调，输送液体与外界隔离，可有效避免污染等。其工作原理如图4所示。将软管装装卡在转子和定子之间，在工作中，两个滚轮之间的一段泵管形成泵室，转子上的转轮依次碾过泵管，将管中的流体向前推挤。转轮碾过后的泵管因自身弹性恢复原形、在泵管吸入端形成真空，液体因为真空而被吸入。转轮与转轮之间的距离因为转动而形成泵室，泵室的容积大小与泵管内径及转轮的回转直径与轮距有关，流速取决于泵头上转轮的速度与泵室的容积。优选地，所述雾化器包括喷嘴主管路，其通过管道与燃料供给装置连接；喷嘴主管路外侧设有环隙管路，环隙管路连接介质气进口，其通过管道与空压机连接。影响喷嘴雾化效果的因素一般包括喷嘴结构参数、流体物性、喷嘴运行工况参数。喷嘴结构是影响喷雾效果的关键因素。在相同的气液质量流量比值下，气孔直径越大，雾化粒子直径越大；液孔直径越大，粒子直径减小。本专利技术设计的雾化器喷嘴结构如图5所示，喷嘴材质为45号钢，喷嘴前端设计为锥形。这种喷嘴结构相对简单，在空气和燃料供给压力不高的情况下能保证良好的雾化质量，同时油雾与空间的氧化剂混合充分，提高燃烧质量。雾化质量与孔表面光洁度的关系较小，与机械式雾化喷嘴比较，使用期限较长。同时兼顾机械雾化喷嘴的特点，气耗量不高。喷嘴工作时燃料进入喷嘴主管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体燃料点火试验系统，其特征在于，包括燃料供给装置（1），其通过管道连接至雾化器（2），雾化器的喷嘴处设有点火器，雾化器喷嘴的出口下方还设有回收池（3），该系统还设有测量装置（4），包括温度测量装置和雾化测量装置；所述燃料供给装置（1）与雾化器（2）之间的管道上设有和恒流泵（5），燃料供给装置（1）与雾化器（2）之间还设有回油阀门，其与恒流泵（5）并联连接到燃料供给装置（1）与雾化器（2）之间的管道上；所述燃料供给装置（1）与恒流泵（5）之间的管道上还安装有过滤器（6）；所述燃料的供给压力为0.8‑12MPa，流量为5‑10mg/s，空压机连接管道的供气压力为0.96‑24MPa，雾化器包括喷嘴入口气液压力比为1.2‑2；韦伯准则数We＞14。

【技术特征摘要】
1.一种液体燃料点火试验系统，其特征在于，包括燃料供给装置（1），其通过管道连接至雾化器（2），雾化器的喷嘴处设有点火器，雾化器喷嘴的出口下方还设有回收池（3），该系统还设有测量装置（4），包括温度测量装置和雾化测量装置；所述燃料供给装置（1）与雾化器（2）之间的管道上设有和恒流泵（5），燃料供给装置（1）与雾化器（2）之间还设有回油阀门，其与恒流泵（5）并联连接到燃料供给装置（1）与雾化器（2）之间的管道上；所述燃料供给装置（1）与恒流泵（5）之间的管道上还安装有过滤器（6）；所述燃料的供给压力为0.8-12MPa，流量为5-10mg/s，空压机连接管道的供气压力为0.96-24MPa，雾化器包括喷嘴入口气液压力比为1.2-2；韦伯准则数We＞14。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述雾化器包括喷嘴主管路，其通过管道与燃料供给装置连接；喷嘴主管路外侧设有环隙管路，环隙管路连接介质气进口，其通过管道与空压机连接。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述恒流泵（5）与雾化器（2）之间的管道及空压机与雾化器之...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩用，鄢柳柳，蔡文哲，邹德荣，安继元，武胜，陈欣欣，刘松华，
申请(专利权)人：内蒙航天动力机械测试所，湖北三江航天江河化工科技有限公司，北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15