[发明专利]用高压氙灯实现点火的硼颗粒燃烧观测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧试验装置，特别涉及高压环境下硼颗粒点火燃烧观测的装置。

背景技术

由于硼具有较高的质量热值和体积热值，使含硼富燃料推进剂成为固体火箭冲压发动机的首选燃料。但同时硼的熔点和沸点较高，难以熔化和汽化，实际应用中存在点火困难，点火温度高，点火延迟时间长等问题。因此如何实现硼颗粒的顺利点火和燃烧尤为重要。

现有的硼颗粒点火方法有高温管式炉点火、电炉点火、平焰燃烧器点火和激光点火等，各自有相应的优缺点。高温管式炉和电炉点火不便于燃烧现象的观测；平焰燃烧器点火温度较低，且气氛对燃料的干扰大；激光点火难以实现高压的密闭环境，都无法满足要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用高压氙灯实现点火的硼颗粒燃烧观测装置。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用高压氙灯实现点火的硼颗粒燃烧观测装置，包括用于硼颗粒燃烧的反应炉，反应炉内设放置硼颗粒样品的托架；该装置还包括一个带有椭球形全反射镜的高压氙灯，其光源位于椭球形的一个焦点，而托架上硼颗粒样品的放置点则位于椭球形的另一个焦点；反应炉是全密闭的，在托架与高压氙灯之间炉体上设有用于通过高压氙灯反射光的石英玻璃；反应炉的炉体上还设有用于观测的石英玻璃窗口；所述高压氙灯是指在放电稳定时灯内氙气的压强达到106Pa的氙灯。

本发明中，所述炉体上设有进样管，炉体与进样管通过密封端盖隔离；一个热电偶伸入至进样管，且与进样管之间设置动密封，热电偶端部为样品放置点。

本发明中，所述进样管外侧设冷却水管，其进水口和出水口接至水泵。

本发明中，所述反应炉的炉体外侧设冷却水管，其进水口和出水口接至水泵。

本发明中，所述用于观测的石英玻璃窗口外侧设置高速摄影仪、红外热像仪和光纤光谱仪，高速摄影仪、红外热像仪和光纤光谱仪均通过信号线经数据采集系统接至计算机。

本发明中，所述炉体上设气体接口，并通过管路接至气瓶组。

本发明中，所述炉体内设压力传感器。

本发明中，所述炉体放置于升降台上。

本发明中，所述反射镜为镍基铑面电铸椭球形全反射镜。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1.实现燃料在高压密闭环境中的点燃和观测；

2.最高点火温度可达2000K以上，远远超过电热方式，可实现高燃点燃料的点燃；

3.点火光源使用可见光波段，解决高压石英玻璃阻挡红外波段的问题，提高了样品的加热速率和能源的利用率；

4.本点火方式与燃料的导电性无关，没有电弧、中频点火的局限性；

5.点火源与高压燃烧环境隔离，确保安全性；

6.本装置属于光学点火方式，干扰小，响应灵敏，可用于瞬间完成燃烧的物质。

附图说明

图1是用氙灯实现硼颗粒点火的装置结构图；

图2是氙灯电路图；

图3是高压反应炉的结构图；

图4是联用测量仪器的装置图。

图中各附图标记为：1氙灯，2反射镜，3样品燃烧位置，4电源，5反应炉，6支架，7直流电源模块，8触发器，9发生器，10厚塑料管，11氙灯灯泡，12阳极，13阴极，14气瓶组，15进样管，16石英玻璃窗口，17水冷出口，18用于观测的石英玻璃窗口，19炉膛，20水冷入口，21升降台，22热电偶，23压力传感器，24红外热像仪，25高速摄影仪，26光纤光谱仪，27数据采集系统，28计算机。

具体实施方式

本发明专利是一种新的硼颗粒点火技术。利用大功率氙灯作为光源，经凹面镜反射聚焦热量，加热置于高压反应炉内的燃料，并通过炉体表面的石英玻璃视窗，结合多种仪器进行点火和燃烧过程的观察、测量和分析。

下面结合附图和实例对本发明专利进一步说明。