【技术实现步骤摘要】
一种研究湍流模式下液滴蒸发与燃烧特性的装置及方法
本专利技术属于燃烧实验设备
,具体涉及一种研究湍流模式下液滴蒸发与燃烧特性的装置及方法。
技术介绍
纳米流体燃料是一种新型燃料,由纳米级的金属颗粒和液态碳氢燃料基液构成。当前的研究表明,纳米金属颗粒的加入不但能显著的提高燃料的热值,而且在一定程度上可以降低燃料的着火延迟时间和着火温度,使燃料表现出快速点火、快速燃烧的巨大潜能。然而,纳米金属的添加会使燃料蒸发和燃烧过程变得复杂。此外,为了保证纳米金属颗粒在碳氢燃料中的稳定悬浮,还必须添加表面活性剂,表面活性剂的添加对燃料的影响非常大,使液滴蒸发和燃烧过程更加复杂。不同种类的基液、不同种类的表面活性剂、不同种类的纳米金属,甚至纳米金属粉末与表面活性剂的添加量都会对液滴的蒸发和燃烧造成巨大的影响。为了探究和表征这些纳米流体燃料的性能,为纳米流体燃料的实际应用提供数据支持,有必要设计一种以纳米流体燃料液滴为对象的可视化实验装置,以深入研究其在不同工况下的蒸发和燃烧过程。当前,一些科研院校所用的实验装置主要是针对常压、自然流动工况设计的,然而,燃料液滴的实际使用多是在高压、湍流环境中,所以测试的结果不能说明液滴在实际工况下的表现。此外,研究蒸发和燃烧过程的设备多是不同的,在研究完成其中一个项目后,需要完全拆除再重新搭建新实验平台,在这个过程中往往还会涉及到搬运高压气瓶,不但浪费时间,而且存在很大的安全隐患。申请号:201810377478.4的中国专利,公开了一种可视化实验用燃料液滴点火测温装置,该装置以点火丝加热的方式实现液滴点火,但不能研究液滴在某一固定温 ...
【技术保护点】
1.一种研究湍流模式下液滴蒸发与燃烧特性的装置,其特征在于,包括计算机、数据采集仪、燃烧室、温度控制器、高压气瓶和高速摄像机,所述燃烧室内布置风机,风机的功率由计算机控制,通过控制风机的启停个数和功率实现燃烧室内不同的湍流强度和内部气流循环方向,液滴在燃烧室内完成蒸发或燃烧,温度控制器、高速摄像机和数据采集仪与计算机相连接,通过计算机设置目标温度、目标压力、采集频率等参数并一键触发,高速摄像机负责记录燃烧室内液滴的蒸发或燃烧过程并传送至计算机,数据采集仪负责记录燃烧室内燃烧过程中的液滴周围的气相温度变化,并将记录数据传送至计算机,通过温度控制器控制燃烧室内部温度,以实现燃烧室内不同温度环境,高压气瓶连通燃烧室,对燃烧室进行充气,以实现燃烧室内高压和不同气氛环境。
【技术特征摘要】
1.一种研究湍流模式下液滴蒸发与燃烧特性的装置,其特征在于,包括计算机、数据采集仪、燃烧室、温度控制器、高压气瓶和高速摄像机,所述燃烧室内布置风机,风机的功率由计算机控制,通过控制风机的启停个数和功率实现燃烧室内不同的湍流强度和内部气流循环方向,液滴在燃烧室内完成蒸发或燃烧,温度控制器、高速摄像机和数据采集仪与计算机相连接,通过计算机设置目标温度、目标压力、采集频率等参数并一键触发,高速摄像机负责记录燃烧室内液滴的蒸发或燃烧过程并传送至计算机,数据采集仪负责记录燃烧室内燃烧过程中的液滴周围的气相温度变化,并将记录数据传送至计算机,通过温度控制器控制燃烧室内部温度,以实现燃烧室内不同温度环境,高压气瓶连通燃烧室,对燃烧室进行充气,以实现燃烧室内高压和不同气氛环境。2.根据权利要求1所述的一种研究湍流模式下液滴蒸发与燃烧特性的装置,其特征在于,所述燃烧室的外壳为铝合金,内部和外壳之间填充物为氧化铝纤维,能够有效地隔热保温,燃烧室上壁面中心位置处固定有2根竖立且并排的刚玉管,每根刚玉管上均有两个孔洞,通过孔洞在其中一个刚玉管上固定SiC纤维丝,在另一根刚玉管上布置热电偶,刚玉管的附近布置火花塞,其末端在SiC纤维丝附近,火花塞对液滴进行电火花点火,SiC纤维丝用于悬挂燃料液滴,热电偶用于测量液滴蒸发或燃烧过程中的气相温度变化,所述燃烧室的下部分空间内布置加热丝,通过温度控制器控制流过加热丝的电流,实现控制燃烧室温度的目的。3.根据权利要求1所述的一种研究湍流模式下液滴蒸发与燃烧特性的装置,其特征在于,所述燃烧室的侧壁面上布置温度传感器和压力传感器,温度传感器用于将燃烧室内部实时温度传回温度控制器,所述压力传感器用于将燃烧室内部实时压力传回计算机。4.根据权利要求1所述的一种研究湍流模式下液滴蒸发与燃烧特性的装置,其特征在于,所述燃烧室的8个角分别连接着一个风道,每个风道之中均设有风机,风机的功率和启、停均受计算机控制,通过控制风机的启停个数和功率来实现燃烧室内不同的湍流强度和内部气流循环方向。5.根据权利要求1所述的一种研究湍流模式下液滴蒸发与燃烧特性的装置,其特征在于,所述燃烧室的上壁面靠近燃烧室上壁面固定的刚玉管处布置一个送样通道,后壁面上分别布置进气口和一个排气口,送样通道、进气口和排气口均为外螺纹结构的钢管,并配有螺帽,可以按照需要通过螺帽实现开启或密封,送样通道斜穿燃烧室的外壳和填充层进入燃烧室内部,以实现送样,进气口和高压气瓶连接,通过进气口连通燃烧室内部和高压气瓶,以维持燃烧室内部高压和不同气体氛围环境,排气口的...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱宝忠,代宝鑫,孙运兰,季言午,张思懿,嵇江龙,
申请(专利权)人:常州大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。