[发明专利]一种应用于固体燃料燃烧机理研究的可视装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧实验加热设备领域，更具体地说，涉及一种应用于固体燃料燃烧机理研究的可视装置。

背景技术

固体燃料燃烧机理研究往往需要从温度变化、火焰形貌结构、烟气成分、产气量等多个方面同时测试燃料相关燃烧特性，而管式炉作为常用的加热装置广泛应用于高等院校、科研院所、工矿企业等实验和小批量生产。传统的管式炉一般都是采用螺线加热丝供热，外面用薄钢板加工成型，中间填充耐火纤维来保温。这种管式炉的结构优点是保温效果好，但缺点是体积过大，熄火时散热慢，加热区温度差异大，最为关键的是炉膛多为非透明结构，加热过程完全不可见，无法观察燃料燃烧时的火焰形貌及传播速度，且由于自身密封性差而无法获取燃料燃烧过程中产气量及炉内压力变化，对于深入研究燃料燃烧特性，探索燃烧机理造成巨大障碍。因此开发一种能够同时测试燃料燃烧时温度变化、产气量、烟气成分、火焰传播速度及形貌结构的透明可视、耐高温高压的多用途固体燃料燃烧特性测试实验系统显得极为必要。

通过专利检索发现，中国专利申请号201210076605.X，发明创造名称为：一种全透明管式电阻炉，该申请案公开了一种全透明管式电阻炉，具体结构包括进气端、炉体和出气端三部分，进气端设置流量计和针阀、指针式真空表、真空转接接头，炉体包括炉体支架，透明石英外壳以及透明加热管，透明石英外壳以及透明加热管之间腔体为真空绝热腔，电热丝缠绕到透明加热管外壁上。上述专利方案中外壳及加热管用透明石英管制作，方便添料、烧制、观察。但透明石英管辐射散热损失大，且其电热丝缠绕到透明加热管外壁上，电热丝发热后光线很强，且加热丝各匝之间间距较小，不能看清楚内部物料状态，且其功能简单，仅能测试炉膛温度，无法同时获取烟气成分、产气量及炉膛内压力变化等数据。

此外，中国专利号ZL99245415.8，发明创造名称为：一种新型管式高温炉；中国专利号ZL201210361878.9，发明创造名称为：一种密封可视管式炉。上述专利方案的电阻丝或加热丝发热后均会影响观察的效果，同样没有很好地解决方便观察炉子内样品反应状况及同步测试其他相关参数的问题。所以对于上述问题仍有待进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明目的在于克服现有技术中无法同时测试燃料温度变化、炉内压力变化、产气量及烟气成分等燃烧性能及无法方便观察炉子内燃料燃烧火焰形貌及传播方式的不足，提供一种应用于固体燃料燃烧机理研究的可视装置，本发明能够通过简单操作采集固体燃料在不同气氛、压力、升温速率等条件下加热、燃烧、熄灭过程中温度变化数据、炉膛压力变化数据、生成烟气成分和火焰形貌及传播方式、速度等信息，从而对固体燃料燃烧机理进行研究分析，为燃料的使用安全及应用奠定了必要基础，且本发明装置的散热损失小，受加热丝发光影响小，窥视窗可以方便调整观察角度，操作简单，具有巨大的推广应用价值。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种应用于固体燃料燃烧机理研究的可视装置，包括炉体，还包括样品推送装置、进排气系统和数据采集系统，其中：所述的炉体包括内管、外管、耐火隔热层、窥视窗、保温盖、加热丝、固定栓、第一密封法兰和第二密封法兰，其中：所述的内管和外管同轴设置，在炉体的两端部分别安装有第一密封法兰和第二密封法兰，内管与外管之间形成的环形空腔为加热腔，该加热腔中设置有四根或四根以上的加热丝，该加热丝沿内管中心轴的长度方向设置，且加热丝的两端各自固定在第一密封法兰和第二密封法兰上；在外管的外周设置有耐火隔热层，所述的耐火隔热层上设置有窥视窗，该窥视窗采用直径为6～10cm的圆形耐热玻璃，所述的窥视窗上设有保温盖，在保温盖的边缘设置有固定栓，该固定栓与耐火隔热层上设置的孔配合连接；

所述的样品推送装置安装于炉体的第一密封法兰，该样品推送装置用于将固体燃料送入炉体的内部并采集固体燃料燃烧温度；所述的进排气系统安装于炉体的第一密封法兰和第二密封法兰上，该进排气系统用于调整炉体内部的燃烧气氛及压力；所述的数据采集系统分别与进排气系统、样品推送装置相连，该数据采集系统用于采集炉体内部的燃烧参数。