[发明专利]一种漏斗供粉式粉末燃烧实验装置

说明书

本发明实施例提供一种漏斗供粉式粉末燃烧实验装置，包括粉末供应组件、燃烧供应组件、氮气供应组件、冷却水循环组件、平台组件；所述粉末供应组件包括安装于漏斗支架的粉末漏斗，所述粉末漏斗下部设置有漏斗出口，用以供应粉末燃料；所述燃烧供应组件包括甲烷系统、空气系统以及混合管路，所述甲烷系统包括甲烷气瓶以及与所述甲烷气瓶相连的甲烷管路；所述空气系统包括空气气瓶以及与所述空气气瓶相连的空气管路；所述甲烷管路和所述空气管路通过三通与所述混合管路相连。本发明提供一种漏斗供粉式粉末燃烧实验装置，用以观察粉末燃烧状态。

技术领域

本发明涉及粉末燃料冲压发动机领域，具体涉及一种漏斗供粉式粉末燃烧实验装置。

背景技术

粉末燃料冲压发动机是一种以高能非金属粉末或金属粉末为燃料、以冲压空气作为氧化剂和工质的新型冲压发动机。由于采用高能量密度的金属粉末燃料,该发动机具有比冲高、安全性好、成本低及推力可调等优点，但是金属或非金属的燃烧问题始终是粉末燃料冲发动机的关键问题。

硼颗粒具有高质量、高体积热值的特点，是理想的粉末冲压发动机推进剂燃料添加剂。然而硼的高熔点、高沸点以及表面覆盖着一层氧化物，使得硼颗粒的点火燃烧不同于轻金属的气相燃烧。目前研究猜测：硼颗粒的燃烧过程包括两个阶段，第一阶段为氧化层包覆下的燃烧阶段，在此阶段主要为颗粒氧化层的消耗与颗粒的增温，当氧化层被完全消耗时，第一阶段结束，这一阶段又称为点火过程；第二阶段则是“洁净”硼颗粒燃烧，即颗粒表面无氧化层包覆条件下的燃烧，在这一阶段，硼颗粒与环境中的氧化性气体直接反应，直到硼颗粒燃尽，这一阶段又称为燃烧过程。这两个过程需要在可观察，可调控，可观测的条件下进行燃烧实验。铝金属颗粒的潜在优势除了高能量密度、高燃烧温度外，还具有高燃烧速率，而且由于纳米颗粒具有非均相燃烧的特性，通过结构设计来控制燃烧特性比气体和液体燃料更容易实现。不过现在针对纳米尺度金属燃料的研究还处于初级探索阶段，许多基础问题，比如纳米铝颗粒着火的控制机制、燃烧机理、燃烧动力学模型及参数等都还远未达成共识，需要进一步深入研究。

研究金属颗粒的燃烧器有很多，由于平焰燃烧器是利用燃气燃烧产生的后火焰瞬间加热颗粒到火焰温度，为粉末颗粒点火燃烧提供了所需要的高温/富氧条件，并且具有开放可视的高温区，配置光学诊断以及添加各种条件进行实验如环境压强、颗粒直径、气相氧化剂浓度以及环境温度是研究作用于粉末颗粒的最理想的实验装置。进一步的研究通过平焰燃烧器的可视化实现燃烧可控、可观察、可操作、可测量等进而研究纳米铝粉末燃烧特性。因此设计一款光学诊断及运用燃烧器多功能的实验平台和诊断平台具有迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种漏斗供粉式粉末燃烧实验装置，用以观察粉末燃烧状态。

本发明所采用的技术方案为：

本发明提供一种漏斗供粉式粉末燃烧实验装置，包括粉末供应组件、燃烧供应组件、氮气供应组件、冷却水循环组件、平台组件；

所述粉末供应组件包括安装于漏斗支架的粉末漏斗，所述粉末漏斗下部设置有漏斗出口，用以供应粉末燃料；

所述燃烧供应组件包括甲烷系统、空气系统以及混合管路，所述甲烷系统包括甲烷气瓶以及与所述甲烷气瓶相连的甲烷管路；所述空气系统包括空气气瓶以及与所述空气气瓶相连的空气管路；所述甲烷管路和所述空气管路通过三通与所述混合管路相连；

所述平台组件包括第一平台和第二平台，所述第二平台设于所述第一平台上；所述第二平台上设置有平焰炉，所述平焰炉的顶部设置有多孔介质层，所述多孔介质层包括第一多孔介质层和第二多孔介质层；

所述平焰炉内部设置有混合腔，所述混合管路与所述混合腔相联通，所述混合腔的上部设置有第一多孔介质层。

优选的，还包括光学诊断组件，所述光学诊断组件包括布景板和平光激光器，所述布景板和平光激光器相对设置，所述布景板设置于所述平焰炉的一侧，所述平光激光器设置于所述平焰炉的另一侧；