一种基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置，以解决目前水蒸汽生成装置结构复杂成本高，无法适应野外工作、撬装移动、集成化应用场景需求的技术问题。该装置头部包括侧面上有空气入口及酒精入口的第一圆筒，其内部由上至下依次设置有上隔板、中隔板和下隔板；上隔板与中隔板之间形成空气环腔，中隔板和下隔板之间形成酒精环腔；喷嘴贯穿中隔板和下隔板，且沿周向均匀设置；喷嘴为双通道喷嘴；身部包括内筒和设置在内筒外侧的身部上法兰、外筒和身部下法兰；身部上法兰、外筒和身部下法兰与内筒之间形成水流通道，内筒的内部形成燃烧室，内筒的下部侧壁上周向均匀设置有多个第一软化水喷孔。第一软化水喷孔。第一软化水喷孔。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置


[0001]本专利技术设计水蒸汽产生装置，具体涉及一种基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置。

技术介绍

[0002]作为工业生产常用的水蒸汽，目前国内外存在多种生产方式，比如传统的锅炉方式，以及液氧/酒精、液氧/液氢等作为燃烧介质的水蒸汽发生器方式，传统锅炉方式生产水蒸汽，系统庞大、复杂、成本较高，而采用液氧/酒精、液氧/液氢等作为燃烧介质的水蒸汽发生器方式则需要有固定的低温压力容器为发生器供应介质，无法面对野外工作、撬装移动、集成化的的需求，因此需研制基于空气、酒精、水作为工质的水蒸汽快速产生装置，解决发生器移动化、小型化，集成化的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于解决目前水蒸汽生成装置系统庞大、结构复杂、成本较高，无法适应野外工作、撬装移动、集成化等应用场景需求的技术问题，提出一种基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置。
[0004]本专利技术技术方案为：
[0005]一种基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置，其特殊之处在于：包括头部和身部；
[0006]所述头部包括第一圆筒、设置在第一圆筒下部外侧的头部法兰、设置在第一圆筒内的点火通道及多个喷嘴；
[0007]所述第一圆筒侧面上设置有空气入口及酒精入口，第一圆筒内由上至下依次沿垂直头部中心轴设置有上隔板、中隔板和下隔板；
[0008]所述点火通道贯穿上隔板、中隔板和下隔板，点火通道内设置点火导管，且点火导管的点火端与身部相通；
[0009]所述上隔板与中隔板之间形成空气环腔，所述空气入口与空气环腔连通；所述中隔板和下隔板之间形成酒精环腔，所述酒精入口与酒精环腔连通；
[0010]所述喷嘴贯穿中隔板和下隔板，且环绕点火通道周向均匀设置；
[0011]所述喷嘴为双通道喷嘴，双通道喷嘴具有第一空气通道和酒精通道；第一空气通道延伸方向与中心轴平行，第一空气通道的上端口与空气环腔相通，下端口与身部相通；酒精通道设置位于双通道喷嘴的侧壁上，酒精通道连通酒精环腔与第一空气通道；
[0012]所述身部包括内筒和设置在内筒外侧的身部上法兰、外筒和身部下法兰；身部上法兰、外筒和身部下法兰与内筒之间形成水流通道，身部上法兰侧壁上设置有软化水入口，所述软化水入口与水流通道相通；所述头部与身部通过头部法兰和身部上法兰连接；
[0013]所述内筒的内部形成燃烧室，所述点火导管的点火端和双通道喷嘴的第一空气通道的下端口均与燃烧室相通；内筒的下部侧壁周向均匀设置有多个第一软化水喷孔，第一
软化水喷孔连通水流通道与燃烧室。
[0014]进一步地，所述喷嘴还包括单通道喷嘴，单通道喷嘴具有第二空气通道，第二空气通道延伸方向与中心轴平行，第二空气通道的上端口与空气环腔相通，下端口与燃烧室相通；
[0015]所述单通道喷嘴与双通道喷嘴环绕点火导管周向均匀设置且交替排列。
[0016]进一步地，所述双通道喷嘴第一空气通道和单通道喷嘴的第二空气通道直径d均满足
[0017][0018]其中，q1为单个双通道喷嘴或单通道喷嘴的空气流量，c0为空气特征速度，c1为空气流量系数，p0为空气环腔压力，q(λ2)为双通道喷嘴或单通道喷嘴的流量函数；
[0019]所述双通道喷嘴的酒精通道，垂直于酒精通道的中轴线的截面积A满足
[0020][0021]其中，q2为单个双通道喷嘴的酒精流量，c2为酒精流量系数，ΔP为酒精通道压降，ρ为酒精密度。
[0022]进一步地，所述身部上法兰内部设置有环绕内筒的第一环槽，所述第一环槽与水入口相通；
[0023]所述身部下法兰内部设置有环绕内筒的第二环槽，所述第二环槽通过第一软化水喷孔与燃烧室相通；
[0024]所述第一环槽和第二环槽均与水流通道相通。
[0025]进一步地，所述头部侧面还设置有空气测压接管口和酒精测压接管口，所述空气环腔与空气测压接管口相通，所述酒精环腔与酒精测压接管口相通；
[0026]所述身部侧面设置有软化水测压接管口，所述第一环槽与软化水测压接管口相通。
[0027]进一步地，所述内筒与身部下法兰对应段由上至下包括收敛段和掺混段，第一软化水喷孔设置在内筒的掺混段，用于使软化水与燃烧室内的燃气作用生成水蒸气。
[0028]进一步地，所述第一软化水喷孔的软化水入口端高于软化水出口端，第一软化水喷孔的中心轴与燃烧室中心轴的夹角为30
‑
60
°
。
[0029]所述第二环槽下侧壁设置多个第二软化水喷孔，第二软化水喷孔的入水端靠近燃烧室，第二软化水喷孔的出水端远离燃烧室，第二软化水喷孔的中心轴与燃烧室中心轴的夹角为0
‑
60
°
。
[0030]进一步地，所述第一软化水喷孔和第二软化水喷孔大小与第一环槽和第二环槽的关系为
[0031]S1>4(s1+s2)
[0032]S2>4(s1+s2)
[0033]其中，S1为第一环槽沿径向的截面面积，S2为第二环槽沿径向的截面面积，s1为各
个第一软化水喷孔沿垂直于对应第一软化水喷孔中轴线的截面面积之和，s2为各个第二软化水喷孔沿垂直于对应第二软化水喷孔中轴线的截面面积之和。
[0034]进一步地，所述双通道喷嘴的外侧面设置有进液环槽，进液环槽的下侧面与酒精通道的中心轴垂直。
[0035]进一步地，所述双通道喷嘴和单通道喷嘴的出口端为环形扩张结构，所述扩张型面与对应喷嘴中心轴的夹角为30
°
～60
°
。
[0036]本专利技术的有益效果：
[0037]1、本专利技术采用酒精作为燃料，压缩空气作为氧化剂，摒弃了液氧、酒精发生器设计时的限制，解决了低温介质贮存、运输困难的问题，为实现水蒸汽产生装置的“小型化、集成化、便捷化”打下了重要基础。
[0038]2、本专利技术采用的直流喷嘴为气
‑
液内混式双通道喷嘴，该喷嘴将空气环腔中的空气和酒精环腔内的酒精进行混合后点燃，简化了结构设计，稳定性好，为混合气体的点燃创造了有利条件。
[0039]3、本专利技术身部采用夹层水冷结构设计，使软化水通过夹层中的水流通道向下流动，可以对内筒进行冷却，使水蒸汽快速产生装置的工作稳定性提高，具备多次重复使用能力。
[0040]4、本专利技术水蒸汽快速产生装置外形较小，启动迅速，维护方便，能够在启动后50s内产生稳定水蒸汽，在一定范围内可实现蒸汽压力和流量的调节，燃烧产物满足环保排放要求。
[0041]5、本专利技术水蒸汽快速产生装置结构紧凑，应用场景广泛，可根据需要，设计生产其他量级的基于空气酒精的水蒸汽产生装置，具有较强的继承性和二次开发性。
附图说明
[0042]图1为本专利技术基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置实施例俯视图；
[0043]图2为图1中A
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置，其特征在于：包括头部(1)和身部(2)；所述头部(1)包括第一圆筒(101)、设置在第一圆筒(101)下部外侧的头部法兰(105)、设置在第一圆筒(101)内的点火通道及多个喷嘴；所述第一圆筒(101)侧面设置有空气入口(107)及酒精入口(109)，第一圆筒(101)内由上至下依次设置有上隔板(102)、中隔板(103)和下隔板(104)；所述点火通道贯穿上隔板(102)、中隔板(103)和下隔板(104)，点火通道内设置点火导管(114)，且点火导管(114)的点火端与身部(2)相通；所述上隔板(102)与中隔板(103)之间形成空气环腔，所述空气入口(107)与空气环腔连通；所述中隔板(103)和下隔板(104)之间形成酒精环腔，所述酒精入口(109)与酒精环腔连通；所述喷嘴贯穿中隔板(103)和下隔板(104)，且环绕点火通道周向均匀设置；所述喷嘴为双通道喷嘴(106)，具有第一空气通道(1061)和酒精通道(1062)；第一空气通道(1061)延伸方向与中心轴平行，其上端口与空气环腔相通，下端口与身部(2)相通；酒精通道(1062)位于双通道喷嘴(106)的侧壁上，酒精通道(1062)连通酒精环腔与第一空气通道(1061)；所述身部(2)包括内筒(201)和设置在内筒(201)外侧的身部上法兰(202)、外筒(203)和身部下法兰(204)；身部上法兰(202)、外筒(203)和身部下法兰(204)与内筒(201)之间形成水流通道(206)，身部上法兰(202)侧壁上设置有与水流通道(206)相通的软化水入口(111)；所述头部(1)与身部(2)通过头部法兰(105)和身部上法兰(202)连接；所述内筒(201)的内部形成燃烧室，所述点火导管(114)的点火端和第一空气通道(1061)的下端口均与燃烧室相通；内筒(201)的下部侧壁周向均匀设置有连通水流通道(206)与燃烧室的多个第一软化水喷孔(208)。2.根据权利要求1所述的基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置，其特征在于：所述喷嘴还包括单通道喷嘴(113)，单通道喷嘴(113)具有第二空气通道(1131)，第二空气通道(1131)延伸方向与中心轴平行，第二空气通道(1131)的上端口与空气环腔相通，下端口与燃烧室相通；所述单通道喷嘴(113)与双通道喷嘴(106)环绕点火导管(114)周向均匀设置且交替排列。3.根据权利要求2所述的基于空气酒精燃烧的水蒸汽快速产生装置，其特征在于：所述双通道喷嘴(106)的第一空气通道(1061)和单通道喷嘴(113)的第二空气通道(1131)直径d均满足其中，q1为单个双通道喷嘴(106)或单通道喷嘴(113)的空气流量，c0为空气特征速度，c1为空气流量系数，p0为空气环腔压力，q(λ2)为双通道喷嘴(106)或单通道喷嘴(113)的流量函数；所述双通道喷嘴(106)的酒精通道(1062)，垂直于酒精通道(1062)的中轴线的截面积A
满足其中，q2为单个双通道喷嘴(106)的酒精流量，c2为酒精流量系数，ΔP为酒精通道(1062)压降，ρ为酒精密度。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李民民，周献齐，于军，何小军，赵曙，王宏亮，李志勋，寇鑫，吴飞飞，任钰，华程，宋家豪，刘丽宁，汪林，李亮，张鹏，王广涛，赵占胜，
申请(专利权)人：西安航天动力试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：