本发明专利技术涉及一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置，包括上游火焰稳定结构和下游管道结构，上游火焰稳定结构包括外部壳体、点火器组件和钝体组件，钝体组件包括钝体支架、第一钝体、第二钝体和固定挡板，第一钝体和第二钝体均通电连接有高压等离子电源；第一钝体和第二钝体之间留有钝体缝隙，固定挡板位于第一钝体和第二钝体中朝向下游管道结构的一侧，并与第一钝体和第二钝体之间留有水平缝隙，固定挡板包括两个固定子板，两个固定子板之间留有与钝体缝隙相配合的垂直缝隙，各个固定子板的一端均连接有活动挡板，该活动挡板用于切换封闭水平缝隙和垂直缝隙。与现有技术相比，本发明专利技术具有提高了燃烧效率、拓宽了稳燃边界等优点。点。点。
【技术实现步骤摘要】
一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置
[0001]本专利技术涉及燃烧装置领域，尤其是涉及一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置。
技术介绍
[0002]气体流经钝体在钝体后形成回流区，在高速来流情况下常利用这一特性来稳定火焰，在工程实践中有着重要的意义，因此钝体稳定器广泛应用于军用发动机的加力燃烧室以及无人机的微尺度燃烧室中。加力燃烧室由于燃烧环境恶劣、运行工况极端，其燃烧稳定具有重要的军事意义；微尺度燃烧器由于尺寸较小导致了散热严重、气体停留时间短化学反应不充分、不易点燃、燃烧效率低下等缺点，也需要钝体等稳燃措施。如何扩宽稳定燃烧工况范围，保证钝体火焰稳定燃烧，进一步提高燃烧速率和效率，成为当前的研究热点。
[0003]等离子体助燃技术作为一种可以提高燃烧性能的先进技术，在改善燃烧室出口温度场的均匀性、扩宽稳定燃烧范围以及提高燃烧效率等方面显示出广阔的应用前景，受到工业界的广泛关注。从上世纪70年代开始，国内外在等离子体助燃激励器的研制方面开展了许多研究，主要采用介质阻挡放电的方式产生等离子体。近年来，滑动弧放电也得到了广泛的关注。滑动弧放电等离子体的电子温度较低，但电子数密度较高,具有典型的低温等离子体特征,相比于介质阻挡放电等其他放电产生等离子体的方式,滑动弧放电具有电极结构简单、持续放电无电极烧蚀、无须水冷等优点。此外,滑动弧放电过程中产生的高能电子、活性基团具有高度的化学活性,这些活性粒子可以提高化学反应速率、加快化学反应进程。因此,滑动弧放电等离子体在燃料重整、污染物降解、污水处、等离子体点火助燃等方面具有广泛的应用前景。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置，通过对二维钝体火焰不同燃烧状态进行实时监测，并在此基础上对等离子体助燃的空间位置进行优化调整，从而实现提高燃烧效率、拓宽稳燃边界的目的。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置，包括上游火焰稳定结构和下游管道结构，所述上游火焰稳定结构包括外部壳体以及安装在外部壳体内的点火器组件和钝体组件，所述钝体组件包括钝体支架以及受钝体支架支撑的第一钝体、第二钝体和固定挡板，所述第一钝体和第二钝体均通电连接有高压等离子电源；
[0007]所述第一钝体和第二钝体之间留有钝体缝隙，所述固定挡板位于所述第一钝体和第二钝体中朝向下游管道结构的一侧，并与所述第一钝体和第二钝体之间留有水平缝隙，所述固定挡板包括两个固定子板，两个固定子板之间留有与所述钝体缝隙相配合的垂直缝隙，各个所述固定子板的一端均连接有活动挡板，该活动挡板用于切换封闭所述水平缝隙
和垂直缝隙。
[0008]进一步的，所述活动挡板可转动连接所述钝体支架，并在第一状态和第二状态下切换，当所述活动挡板处于第一状态时，两个固定子板上的活动挡板的端部相接，封闭所述垂直缝隙；
[0009]当所述活动挡板处于第二状态时，各个所述活动挡板分别封闭对应的固定子板一侧的水平缝隙。
[0010]进一步的，当所述活动挡板处于第一状态时，所述第一钝体和第二钝体产生的活性粒子和经过点火器组件的来流依次经过钝体缝隙和水平缝隙，从上游火焰稳定结构的两侧进入下游管道结构；
[0011]当所述活动挡板处于第二状态时，所述第一钝体和第二钝体产生的活性粒子和经过点火器组件的来流依次经过钝体缝隙和垂直缝隙，从上游火焰稳定结构的中部进入下游管道结构。
[0012]进一步的，所述活动挡板还连接有旋转驱动结构，该旋转驱动结构包括依次连接的电机、减速机构和传动轴，所述电机和减速机构均安装在钝体支架上，所述传动轴连接所述活动挡板。
[0013]进一步的，所述钝体支架上还设有抽气孔，该抽气孔位于所述固定挡板中朝向下游管道结构的一侧，所述燃烧装置还包括未燃物质浓度检测结构和控制器，所述未燃物质浓度检测结构的探测端连接所述抽气孔，所述控制器分别连接所述未燃物质浓度检测结构和电机；
[0014]所述控制器的控制过程包括：
[0015]当根据所述未燃物质浓度检测结构的输出结果判断火焰为稳定燃烧时，控制电机带动所述活动挡板处于第一状态，使得经过所述钝体缝隙的气体通过水平缝隙进入钝体两侧；
[0016]当根据所述未燃物质浓度检测结构的输出结果判断火焰为不稳定燃烧时，控制电机带动所述活动挡板处于第二状态，使得经过所述钝体缝隙的气体通过垂直缝隙进入钝体下游，进一步增强抽气孔空间位置的燃烧。
[0017]进一步的，所述旋转驱动结构还包括电机密封盖，所述电机和减速机构均位于电机密封盖内侧，所述电机密封盖通过螺栓与密封圈与钝体支架固定，所述电机的电线通过航空接头引出连接所述控制器。
[0018]进一步的，所述第一钝体和第二钝体在钝体缝隙的两侧均设有相互平行的阻挡介质，
[0019]进一步的，所述钝体缝隙从朝向上游火焰稳定结构的一端到朝向下游管道结构的一端大小逐渐增大。
[0020]进一步的，所述第一钝体和第二钝体均为金属材料，所述固定挡板和活动挡板均为耐高温陶瓷材料。
[0021]进一步的，所述外部壳体包括上游方管和固定在上游方管端部的上游法兰，所述下游管道结构包括下游方管和固定在下游方管端部的下游法兰，所述上游法兰连接所述下游法兰；
[0022]所述点火器组件包括点火器固定件和点火器，所述点火器固定件固定在上游方管
的内壁上，所述点火器安装在点火器固定件上。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0024](1)本专利技术将等离子体助燃与钝体稳定火焰结构相结合，通过改变钝体稳定火焰的流场结构，使得部分气体可以经由位于钝体结构缝隙中的等离子体放电区域进入回流区，增强回流区内部火焰的燃烧，进而提高火焰燃烧效率，提升火焰燃烧稳定性，拓宽熄火极限。
[0025](2)本专利技术将等离子体放电状态与燃烧状态结合，在密封、绝缘等前提下实现了等离子体对火焰不同位置的稳定，具有很好的工况适应性。
[0026](3)本专利技术可以基于火焰状态改变等离子体助燃具体位置，优化稳焰的燃烧组织方式。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例中提供的一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置的整体结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例中提供的一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置的火焰稳定部分截面示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例中提供的一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置点火器(22)部分结构示意图；
[0030]图4(a)为本专利技术实施例中提供的一种钝体部分示意图；
[0031]图4(b)为本专利技术实施例中提供的一种在抽气孔区域稳定燃烧时的钝体部分活动挡板(35)空间位置示意图；
[0032]图4(c)为本专利技术实施例中提供的一种在抽气孔区域不稳定燃烧时的钝体部分活动挡板空间位置示意图；
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置，包括上游火焰稳定结构和下游管道结构(5)，其特征在于，所述上游火焰稳定结构包括外部壳体(1)以及安装在外部壳体(1)内的点火器组件(2)和钝体组件(3)，所述钝体组件(3)包括钝体支架(31)以及受钝体支架(31)支撑的第一钝体(32)、第二钝体(33)和固定挡板(34)，所述第一钝体(32)和第二钝体(33)均通电连接有高压等离子电源；所述第一钝体(32)和第二钝体(33)之间留有钝体缝隙(36)，所述固定挡板(34)位于所述第一钝体(32)和第二钝体(33)中朝向下游管道结构(5)的一侧，并与所述第一钝体(32)和第二钝体(33)之间留有水平缝隙(37)，所述固定挡板(34)包括两个固定子板，两个固定子板之间留有与所述钝体缝隙(36)相配合的垂直缝隙(38)，各个所述固定子板的一端均连接有活动挡板(35)，该活动挡板(35)用于切换封闭所述水平缝隙(37)和垂直缝隙(38)。2.根据权利要求1所述的一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置，其特征在于，所述活动挡板(35)可转动连接所述钝体支架(31)，并在第一状态和第二状态下切换，当所述活动挡板(35)处于第一状态时，两个固定子板上的活动挡板(35)的端部相接，封闭所述垂直缝隙(38)；当所述活动挡板(35)处于第二状态时，各个所述活动挡板(35)分别封闭对应的固定子板一侧的水平缝隙(37)。3.根据权利要求2所述的一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置，其特征在于，当所述活动挡板(35)处于第一状态时，所述第一钝体(32)和第二钝体(33)产生的活性粒子和经过点火器组件(2)的来流依次经过钝体缝隙(36)和水平缝隙(37)，从上游火焰稳定结构的两侧进入下游管道结构(5)；当所述活动挡板(35)处于第二状态时，所述第一钝体(32)和第二钝体(33)产生的活性粒子和经过点火器组件(2)的来流依次经过钝体缝隙(36)和垂直缝隙(38)，从上游火焰稳定结构的中部进入下游管道结构(5)。4.根据权利要求2所述的一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装置，其特征在于，所述活动挡板(35)还连接有旋转驱动结构(4)，该旋转驱动结构(4)包括依次连接的电机(41)、减速机构(42)和传动轴(43)，所述电机(41)和减速机构(42)均受钝体支架(31)支撑，所述传动轴(43)连接所述活动挡板(35)。5.根据权利要求4所述的一种结合等离子体和钝体稳定火焰的燃烧装...
【专利技术属性】
技术研发人员：高怡，王晓阳，刘昆鹏，傅宸，于歆豪，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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