[发明专利]适用于研究液体燃料燃烧特性的锥形火焰燃烧器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于研究液体燃料燃烧特性的锥形火焰燃烧器及其方法。

背景技术

传统研究层流火焰燃烧特性的方法有滞止面法，定容弹法和平面火焰法等，其中滞止面法难以确定火焰锋面的形状，对计算火焰拉伸率带来很大困难，而且在高雷诺数情况下会限制其对火焰速度测量；定容弹法结构复杂，而且每次实验只在瞬间完成，不能提供一个持续可供观测的火焰；平面火焰法中火焰热量流失较大，影响层流火焰速率，不同平面火焰燃烧器之间的测量误差较大。这些方法都有各自的缺陷，要么复杂，要么存在的影响因素多，误差较大，不能提供一个持续稳定可靠的火焰进行研究，针对上述问题，本发明提出一种结构严谨、可控变量多，可有效避免火焰受自然空气影响的适用于研究液体燃料燃烧特性的锥形火焰燃烧器。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用于研究液体燃料层流火焰速度、中间产物、碳烟生成机理以及活性自由基的锥形火焰燃烧器及其方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

适用于研究液体燃料燃烧特性的锥形火焰燃烧器包括燃烧器、温度显示器、加热器控制器、第一流量控制器及显示仪表、第一减压阀、压缩空气储气罐、精密油量泵、油箱、保护气体储气罐、第二减压阀、第二流量控制器及显示仪表，燃烧器包括锥形火焰形成段、稳流段、液体燃料雾化段、空气加热段、燃烧器出口、保护气体导流罩、多孔陶瓷稳流器、保温材料、温度传感器、空气接触式电加热器、液体燃料雾化室；

    燃烧器从上到下依次设有锥形火焰形成段、稳流段、液体燃料雾化段、空气加热段，燃烧器上部即锥形火焰形成段设有燃烧器出口，燃烧器出口外围设有保护气体导流罩，保护气体导流罩经第二流量控制器及显示仪表、第二减压阀与保护气体储气罐相连，燃烧器中部设有多孔陶瓷稳流器，燃烧器下部设有空气接触式电加热器即空气加热段，空气接触式电加热器与加热控制器相连，空气接触式电加热器上端设有温度传感器，温度传感器与温度显示器相连，压缩空气储气罐经第一减压阀、第一流量控制器及显示仪表与空气接触式电加热器底部相连，多孔陶瓷稳流器与空气接触式电加热器之间设有液体燃料雾化室即液体燃料雾化段，油箱经精密油量泵与液体燃料雾化室相连，液体燃料雾化段与锥形火焰形成段之间为稳流段，燃烧器外壁设有保温材料。

所述的液体燃料雾化段自下而上为渐缩渐扩结构，喉部圆周上开有燃料进给口。

所述的喉部圆周上均匀分布开有多个开有燃料进给口，且孔径各不相同。

所述的保护气体导流罩圆周上均匀分布着四个保护气体入口。

适用于研究液体燃料燃烧特性的锥形火焰燃烧器的燃烧控制方法是：工作时，先通入空气，并开启空气接触式电加热器，由温度传感器反馈的信号调节加热功率，当预热空气温度达到待研究液体燃料所需要的温度时，保护气体储气罐开始供应保护气体，并开始从燃料箱通入待研究液体燃料，所通入的燃料量可由精密测量泵精确控制，然后根据所测试的不同液体燃料的理化特性即粘度、表面张力、分子量、密度，选择不同的液体燃料雾化室喉部燃料进给口通道，由于液体燃料雾化室的渐缩渐扩结构，燃料从喉部通入时，由于空气的节流作用，以及预热空气提供较高的温度环境促进液体燃料汽化，促进液体燃料-预热空气混合，预混合气通过多孔陶瓷稳流器形成均质层流混合气，然后在燃烧器出口点燃，形成一个持续稳定的锥形火焰，进而对所测试液体燃料的燃烧特性进行研究，此燃烧器通过改变空气内接触式电加热器的加热功率、控制精确油量泵通过的油量以及第一流量控制器通过的压缩空气量，来研究不同预热温度、不同空燃比的不同燃料即汽油、柴油、生物柴油、醇类燃料的燃烧特性即层流火焰速度、中间产物、碳烟生成机理及活性自由基；通过液体燃料雾化段燃料进给口的选择，使所测试的不同燃料即汽油、柴油、生物柴油、醇类燃料都能达到最优雾化效果，燃料进给口的选择是由所测试燃料的理化特性决定的，锥形火焰燃烧器利用预加热空气，液体燃料雾化段喉部节流作用击碎液体燃料，并通过多孔陶瓷稳流器形成一个均匀层流的空气-燃料混合气，通过保护气体保护火焰不受外界空气的影响，从而生成一个持续稳定的火焰，进行实验研究。