[发明专利]用于离心旋转状态下火焰观测的固体燃烧反应器

说明书

本发明公开了一种用于离心旋转状态下火焰观测的固体燃烧反应器，包括内、外反应器，外反应器的侧壁上设有用于插装侧孔热电偶、引燃剂喷管和电热丝点火器的侧孔，外反应器的底板插装有底孔热电偶和与外接电动机连接的转轴；外反应器的内部空间中固定有装配平台，装配平台上设有径向分布的多个内反应器，引燃剂喷管和电热丝点火器插入内反应器的内部空间；转轴带动外反应器转动，内反应器随外反应器转动，内反应器离心运动的角速度和角加速度由转轴控制，内反应器的回转半径由内反应器在装配平台上的装配位置决定。本发明能够快速有效的模拟出离心旋转的运动状态，避免了外界环境的影响，减少对流，有稳定的点火燃烧系统，有效观测火焰形态和特点。

技术领域

本发明属于只用固体燃料的燃烧方法或设备领域，涉及一种具有推动燃料通过燃烧室的驱动装置的燃烧设备，特别涉及一种带有可移动的燃料支撑面，具有可移动组件的燃料支撑面的燃烧设备。

背景技术

固体燃烧是燃烧学、化学、能源与动力科学及上述科学技术的技术应用所涉及的重要研究领域之一。煤是当前固体燃烧研究方向最常见的的固体燃料之一，除此之外还有木材、油页岩等天然固体燃料及木炭、固体酒精、固体火箭燃料等加工而成的固体燃料。其中，固体火箭燃料是重要的前沿研究课题之一。

火箭燃料分为固体燃料和液体燃料两类。火箭固体燃料具有准备时间短、化学性质稳定、储存周期长、易于搬迁等优势。对于火箭固体燃料，氧化剂和燃料预先混合并加工成柱状固体，发射时直接点燃柱状固体即可。目前，我国已有部分型号火箭开始使用固体燃料进行推进。

固体燃料燃烧是一个相对比较复杂的过程，伴随着燃料的燃烧过程，燃料发生气化、升华等物理现象(如六次甲基四胺，燃烧过程中发生升华)，同时发生热解、氧化等复杂的化学变化，燃烧体系从单一均相体系转化为复杂的非均相反应，气-液反应，气-固反应混杂。这导致针对固体燃料燃烧和火焰的研究面临较大的困难，尤其是设计低重力、离心力、弱浮力等特殊状态下的固体火焰。针对上述问题，现阶段的研究已经提出了部分效果较好的实验装置，随研究重点的不同，实验装备的侧重点也有所不同。火焰形态(包括火焰亮度、形状等等)是燃烧研究最重要的研究重点之一，侧重于火焰形态观测的反应器需要考虑到火焰形态的稳定，避免外界因素的影响。

目前，用于固体燃料火焰形态观测的反应器基本是自设计的，我国科研机构自主设计的低重力下典型固体燃料火焰特征观测用反应舱和用于火焰特征观测和烟气成分测定的立方反应室以及用于微重力和弱浮力环境下火焰传播探测的圆柱实验舱是比较具有代表性的反应器。上述两种反应舱均指向于火箭、载人航天器等低重力条件下的固体燃料燃烧研究。

但是，针对离心力场影响、离心旋转状态下的固体燃料燃烧，目前还缺少行之有效的观测设备，而心力场和离心旋转影响下的固体燃料燃烧是火箭、载人航天器动力研究不可规避的问题。

发明内容

就当前固体燃烧和火焰研究的需要，有必要设计一套新实验装置，这套装置需要能够快速有效的模拟出离心旋转的运动状态，同时需要实现封闭化，避免外界环境的影响，尽量减少对流，有稳定的点火燃烧系统，能够有效观测火焰形态和特点。针对现有技术，本发明提出一种用于离心旋转状态下火焰观测的固体燃烧反应器，包括反应器和观测系统。它能够有效模拟出不同转速的离心旋转的运动状态，并实现封闭化的实验环境，有效观测固体燃烧火焰，丰富离心转动状态下火焰形态的数据。本装置安全可靠，便于拆装检修。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种用于离心旋转状态下火焰观测的固体燃烧反应器，包括外反应器和内反应器；