可视化燃烧试验装置及试验方法制造方法及图纸

可视化燃烧试验装置及试验方法。本发明专利技术包括：前测量段、模型燃烧室、试验段、燃料供给装置、点火装置、后测量段以及喷淋冷却装置；所述前测量段和所述试验段呈一体化结构，所述后测量段位于所述试验段正后方，所述喷淋冷却装置位于所述后测量段正后方；所述模型燃烧室位于所述试验段内部，所述模型燃烧室与所述燃料供给装置相通；模型燃烧室由旋流器头部、火焰筒、火焰筒固定座、火焰筒膨胀片以及火焰筒支撑板组成；后测量段为夹层结构，夹层内可供给冷却循环水。本发明专利技术能够良好的组织流动和燃料掺混，合理组织燃料分级燃烧，实现空气和燃料在高压条件下的燃烧，对不同结构的同轴分级燃烧室从点火至高工况的性能指标测量。室从点火至高工况的性能指标测量。室从点火至高工况的性能指标测量。

【技术实现步骤摘要】
可视化燃烧试验装置及试验方法


[0001]本专利技术涉及燃气轮机燃烧室领域，具体涉及一种可视化燃烧试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]随着燃气轮机领域的不断发展，燃气轮机燃烧室的设计与开发始终是研究人员关注的重点，现如今，燃气轮机燃烧室的设计一般是基于设计经验和理论确定燃烧室的总体方案，并结合CFD仿真建立燃气轮机燃烧室初步结构，最终通过试验测试对燃烧室进行优化以及最终定型。燃气轮机燃烧室工作压力一般在0.3~3MPa，进口空气温度为200~500℃，因此为保证试验测试的准确性和可靠性需要在实际工作条件下进行试验。
[0003]近年来，国内关于气态燃料供给密封装置申请专利较多。专利号为201310532813.0公开了燃气轮机燃烧室加压可视化燃烧试验装置，该专利技术了解决目前还没有一种专门用于进行燃气轮机燃烧室试验的实验装置的问题。该专利技术的火焰筒为石英玻璃材料制作的，与传统火焰筒的高温合金相比，具有加工工艺简单，材料便宜的优点，本专利技术通过在承压机匣上开设三个窥视窗实现了可视化功能，能够方便试验人员随时观察火焰状态和对火焰的形态与结构的测量，无法探究火焰筒结构对燃烧组织的影响；该专利技术的弹性托架组件解决了石英玻璃与膨胀系数与其它材料不一致易碎裂的问题，但是在无法考虑火焰筒结构对燃烧组织的影响。专利号为201811428760.7公开了一种高压可视化燃烧器，包括燃烧器头部、外壳体和内筒，外壳体的进气口端处附近设置有可视装置。该专利技术可实现燃料和空气在高压条件下的燃烧，通过弹性支撑和冷却措施，保证燃烧器内筒强度和接配要求。经过成像设计,实现高压条件下燃烧过程的可视化监测功能，但是没有考虑燃烧器的点火方式并且燃烧器内筒未设置冷却结构，无法探究火焰筒结构对燃烧组织的影响。专利号为202010579611 .1公开了一种能实现多重混合的可视化燃烧实验平台，包括燃料输入段、燃料混合段和点火燃烧段，通过设计的多重混合结构可用对进入燃烧试验平台的可燃气进行不同预混程度，提高燃烧性能。但是无法对高压进气进行实验探究并且没有火焰筒冷却结构。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可视化燃烧试验装置及试验方法，能够良好的组织流动和燃料掺混，合理组织燃料分级燃烧，实现空气和燃料在高压条件下的燃烧，对不同结构的同轴分级燃烧室从点火至高工况的性能指标测量。
[0005]上述的目的通过以下的技术方案实现：一种可视化燃烧试验装置，包括：前测量段、模型燃烧室、试验段、燃料供给装置、点火装置、后测量段以及喷淋冷却装置；所述前测量段和所述试验段呈一体化结构，所述后测量段位于所述试验段正后方，所述喷淋冷却装置位于所述后测量段正后方；
所述模型燃烧室位于所述试验段内部，所述模型燃烧室与所述燃料供给装置相通。
[0006]所述的可视化燃烧试验装置，所述试验段包括试验段下壁面盖板，所述试验段下壁面盖板与所述试验段下壁面通过螺栓连接，且置于所述前测量段下游；所述试验段上壁面盖板位于所述试验段上壁面上；燃料供给装置位于所述试验段上壁面盖板前端，点火装置位于所述燃料供给装置后端，热电偶盖板位于所述试验段上壁面盖板末端，所述燃料供给装置、所述点火装置、所述热电偶盖板均采用螺丝、热电偶垫片与所述试验段上壁面盖板连接；可视化视窗安装座和试验段侧壁面呈一体化结构，且位于旋流器头部后方，可视化玻璃位于所述可视化视窗安装座内，并通过所述可视化视窗盖板固定，所述可视化玻璃与所述可视化视窗盖板之间具有可视化视窗垫片；所述试验段下壁面、所述试验段上壁面以及所述试验段侧壁面组成所述模型燃烧室的外机匣；所述试验段还包括试验段后法兰。
[0007]进一步地，所述可视化玻璃为台阶结构，保证所述试验段侧壁面和所述可视化玻璃内侧平齐，避免可视化窗口对燃烧室内流场产生影响。
[0008]进一步地，所述试验段下壁面、试验段上壁面、试验段侧壁面和所述试验段上壁面盖板厚度为25~35mm，材料为不锈钢，从而满足耐压需求；所述试验段侧壁面内侧喷涂陶瓷涂层避免壁面超温。
[0009]进一步地，所述前测量段包括前测量段法兰、静压安装座、总压安装座以及总温安装座；所述静压安装座位于所述试验段下壁面前端，所述总压安装座位于位于所述试验段下壁面前端且处于所述静压安装座后方，所述总温安装座位于所述试验段下壁面前端处于所述总压安装座后方。
[0010]进一步地，所述模型燃烧室包括旋流器头部，所述旋流器头部与火焰筒通过旋流器头部定位安装孔进行安装固定，所述旋流器头部定位安装孔位于所述旋流器头部末端；所述火焰筒与所述火焰筒支撑板连接，所述火焰筒通过所述火焰筒定位孔与所述试验段侧壁面螺丝连接；所述火焰筒定位孔位于所述火焰筒支撑板前端，所述火焰筒膨胀片位于所述火焰筒末端与所述试验段后法兰过盈配合。
[0011]进一步地，所述火焰筒通过所述火焰筒定位孔、所述火焰筒膨胀片进行定位固定，保证火焰筒向后方可以自由膨胀，并且少量冷却气从所述火焰筒外侧经所述火焰筒膨胀片与所述试验段后法兰的缝隙形成冷却气膜对所述试验段后法兰进行保护。
[0012]进一步地，所述后测量段包括后测量段前法兰、后测量段外壳、后测量段内壳、总温安装座、肋板、总压安装座、冷却水进口、冷却水出口、测量段出口法兰以及烟气仪安装座；所述后测量段前法兰与所述试验段后法兰连接；所述后测量段外壳、所述后测量段内壳、所述后测量段前法兰以及所述测量段出口法兰组成后测量段水冷套结构；
温度受感部安装在所述总温安装座上，所述总温安装座位于所述后测量段前法兰下游并处于所述后测量段上方；压力受感部安装在所述总压安装座上，所述总压安装座位于所述后测量段前法兰下游并处于所述后测量段下方；烟气仪安装在所述烟气仪安装座上，所述烟气仪安装座位于所述测量段出口法兰前方并处于所述后测量段上方；所述温度受感部、所述压力受感部以及所述烟气仪位于所述后测量段内壳内；所述后测量段内壳插入所述后测量段前法兰，对所述后测量段前法兰进行保护。
[0013]进一步地，所述喷淋冷却装置包括喷淋冷却装置的夹层结构，所述喷淋冷却装置的夹层结构由所述喷淋冷却进口法兰、所述喷淋冷却内壳、所述喷淋冷却外壳以及所述喷淋冷却后法兰组成，所述喷嘴位于所述喷淋冷却内壳前端，高压水通过所述喷淋冷却进水口进入所述喷淋冷却装置的夹层结构对所述喷淋冷却内壳进行冷却，并由所述喷嘴射入所述喷淋冷却内壳通道内，对高温烟气进行冷却；所述喷嘴为压力喷嘴，所述喷嘴数量为10~20个，排数为1~2排。
[0014]一种利用上述的可视化燃烧试验装置的试验方法，来流空气从前测量段法兰进入前测量段，并对来流空气的静压、总压以及总温进行测量，打开点火装置后，将燃料从燃料供给装置进入旋流器头部，输运至火焰筒内，进行壁面点火，通过可视化观测窗和后测量段总温受感部温度变化判断点火是否成功；高压空气从前测量段法兰进入前测量段，并对来流空气的静压、总压以及总温进行测量，一部分高压空气通过旋流器头部进入火焰筒内，另一部分高压空气从火焰筒的气膜冷却孔进入火焰筒内，避免火焰筒超温；燃料从燃料供给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可视化燃烧试验装置，其特征在于，包括：前测量段（1）、模型燃烧室（2）、试验段（3）、燃料供给装置（4）、点火装置（5）、后测量段（6）以及喷淋冷却装置（7）；所述前测量段（1）和所述试验段（3）呈一体化结构，所述后测量段（6）位于所述试验段（3）正后方，所述喷淋冷却装置（7）位于所述后测量段（6）正后方；所述模型燃烧室（2）位于所述试验段（3）内部，所述模型燃烧室（2）与所述燃料供给装置（4）相通。2.根据权利要求1所述的可视化燃烧试验装置，其特征在于，所述试验段（3）包括试验段下壁面盖板（31），所述试验段下壁面盖板（31）与所述试验段下壁面（32）通过螺栓连接，且置于所述前测量段（1）下游；所述试验段上壁面盖板（34）位于所述试验段上壁面（33）上；燃料供给装置（4）位于所述试验段上壁面盖板（34）前端，点火装置（5）位于所述燃料供给装置（4）后端，热电偶盖板（35）位于所述试验段上壁面盖板（34）末端，所述燃料供给装置（4）、所述点火装置（5）、所述热电偶盖板（35）均采用螺丝、热电偶垫片（36）与所述试验段上壁面盖板（34）连接；可视化视窗安装座（312）和试验段侧壁面（38）呈一体化结构，且位于旋流器头部后方，可视化玻璃（39）位于所述可视化视窗安装座（312）内，并通过所述可视化视窗盖板（311）固定，所述可视化玻璃（39）与所述可视化视窗盖板（311）之间具有可视化视窗垫片（310）；所述试验段下壁面（32）、所述试验段上壁面（33）以及所述试验段侧壁面（38）组成所述模型燃烧室（2）的外机匣；所述试验段（3）还包括试验段后法兰（37）。3.根据权利要求书2所述的可视化燃烧试验装置，其特征在于，所述可视化玻璃（39）为台阶结构，保证所述试验段侧壁面（38）和所述可视化玻璃（39）内侧平齐，避免可视化窗口对燃烧室内流场产生影响。4.根据权利要求3所述的可视化燃烧试验装置，其特征在于，所述试验段下壁面（32）、试验段上壁面（33）、试验段侧壁面（38）和所述试验段上壁面盖板（34）厚度为25~35mm，材料为不锈钢，从而满足耐压需求；所述试验段侧壁面（38）内侧喷涂陶瓷涂层避免壁面超温。5.根据权利要求4所述的可视化燃烧试验装置，其特征在于，所述前测量段（1）包括前测量段法兰（11）、静压安装座（12）、总压安装座（13）以及总温安装座（14）；所述静压安装座（12）位于所述试验段下壁面（32）前端，所述总压安装座（13）位于所述试验段下壁面（32）前端且处于所述静压安装座（12）后方，所述总温安装座（14）位于所述试验段下壁面（32）前端处于所述总压安装座（12）后方。6.根据权利要求5所述的可视化燃烧试验装置，其特征在于，所述模型燃烧室（2）包括旋流器头部（21），所述旋流器头部（21）与火焰筒（22）通过旋流器头部定位安装孔（24）进行安装固定，所述旋流器头部定位安装孔（24）位于所述旋流器头部（21）末端；所述火焰筒（22）与所述火焰筒支撑板（26）连接，所述火焰筒（22）通过所述火焰筒定位孔（23）与所述试验段侧壁面（38）螺丝连接；所述火焰筒定位孔（23）位于所述火焰筒支撑板（26）前端，所述火焰筒膨胀片（25）位于所述火焰筒（22）末端与所述试验段后法兰（37）过盈配合。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁波，罗绍文，孙继昊，郑洪涛，杨洪磊，杨仁，颜世林，邓福泉，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
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