[发明专利]一种高温燃气中凝相燃烧产物的收集试验装置

说明书

本发明公开一种高温燃气中凝相燃烧产物的收集试验装置，所述试验装置包括：循环系统，主要包括冷却介质腔体；凝相产物吸附系统，主要包括燃气腔体和凝相沉积块；脉冲吸气系统，包括过滤器、电磁阀和负压仓；所述循环系统采用泵驱动冷却介质的循环，将取样装置中的热量带走，保证凝相产物沉积处的温度较低；所述凝相产物吸附系统用于收集凝相燃烧产物；所述脉冲吸气系统为本实验装置提供负压环境，通过控制电磁阀的打开时间，可以实现燃气的脉冲抽吸。与现有的凝相燃烧产物获取方式相比，本发明提供的试验装置能够获得金属添加剂的中间燃烧产物，且收集到的凝相燃烧产物不易被污染，保真性好。

技术领域

本发明涉及产物收集装置技术领域，尤其是一种高温燃气中凝相燃烧产物的收集试验装置。

背景技术

金属添加剂是高能复合固体推进剂中十分重要的能量来源。随着先进固体推进动力系统对固体推进剂能量密度的要求越来越高，固体推进剂中金属添加剂的含量也越来越高。以镁、铝、硼为代表的金属添加剂在固体推进剂中应用十分广泛，这些金属添加剂的点火燃烧特性直接决定了固体推进剂的能量特性。因此，研究金属添加剂在固体推进剂中的点火燃烧特性具有十分重要的意义。产物分析是研究金属添加剂点火燃烧特性重要手段，通过分析推进剂燃气流中金属添加剂的凝相燃烧产物的结构形貌和组分特征，可以获得其点火燃烧特性的关键参数。固体推进装置中凝相燃烧产物尺寸分布较广，小则几微米，大则几十微米，甚至上百微米，因此对产物取样装置的要求比较高。

目前，固体推进剂燃烧凝相产物主要通过热沉法和残余物收集法获得。热沉法收集凝相产物主要是通过将取样杆置于高温燃气流中，利用凝相颗粒与取样杆之间的碰撞，获得吸附在取样杆上的凝相产物。由于取样杆在高温燃气中有一定的滞留时间，获得的凝相燃烧产物与凝相颗粒中间燃烧产物有一定的差异。此外，由于固体推进剂产生的高温燃气具有一定的腐蚀性，取样杆在高温燃气中会被氧化，对凝相燃烧产物造成污染。残余物收集法获得的燃烧产物是试验之后的凝相燃烧产物，与在线实时收集到的燃烧产物存在差异。

发明内容

本发明提供一种高温燃气中凝相燃烧产物的收集试验装置，用于克服现有技术中取样杆在高温燃气中有一定的滞留时间，获得的凝相燃烧产物与凝相颗粒中间燃烧产物有一定的差异；取样杆在高温燃气中会被氧化，对凝相燃烧产物造成污染等缺陷，能够获得金属添加剂的中间燃烧产物，同时收集到的凝相燃烧产物不易被污染，保真性较好。

为实现上述目的，本发明提供一种高温燃气中凝相燃烧产物的收集试验装置，所述试验装置包括：

循环系统，包括冷却介质腔体；所述冷却介质腔体具有一个可供冷却介质循环流动的空腔；

凝相产物吸附系统，包括燃气腔体和凝相沉积块；所述燃气腔体具有一个可供两相燃气流流动的空腔，且位于所述冷却介质腔体的空腔下方；所述凝相沉积块位于所述燃气腔体的空腔内，一端可拆卸的连接在所述燃气腔体靠近所述冷却介质腔体端；所述燃气腔体远所述冷却介质腔体端设有燃气入口，所述燃气入口正对着所述凝相沉积块；所述燃气腔体的侧壁上开设有燃气出口；

脉冲吸气系统，包括过滤器、电磁阀和负压仓；所述过滤器位于所述燃气出口与所述电磁阀之间；所述负压仓连接在所述电磁阀远过滤器端。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1、本发明提供的一种高温燃气中凝相燃烧产物的收集试验装置，在脉冲吸气系统工作时，含有凝相燃烧产物的高温两相燃气流会从燃气入口处进入燃气腔体中；进入燃气腔体中的微量燃气遇到凝相沉积块时会改变流动方向，同时凝相燃烧产物在惯性力的作用下会碰撞并吸附在凝相沉积块上；由于凝相沉积块的温度较低，高温凝相物质可以迅速中止燃烧，获得金属添加剂的中间燃烧产物(即凝相燃烧产物)；同时凝相沉积块受到高温燃气的冲刷时间短，不易被腐蚀，收集到的凝相燃烧产物不易被污染，保真性较好。