[发明专利]一种液体燃料燃烧工况参数测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种液体燃料燃烧工况参数测量装置及方法，多孔介质燃烧器包括由上至下依次设置的燃料喷射腔、多孔介质气化区、预混观察室、多孔介质防回火区、多孔介质燃烧区、产物收集室以及设置在两侧的隔热的保温层；在液体燃料中通过示踪粒子发生器加入示踪粒子利用PIV测试仪监测示踪粒子的变化，纹影仪用于捕捉液体燃料气化时瞬态图像；高速摄影仪用于拍摄多孔介质燃烧器内液体气化时刻画面和完全燃烧时刻的火焰面。本发明采用纹影仪和PIV技术及时捕捉液体燃料与空气两个气流场混合状态，记录液体燃料气化时刻，同时利用高速摄影仪拍摄火焰面，记录液体燃料完全燃烧时刻，有助于对液体燃料工况极限尤其是气化速率和完全燃烧速率的研究。

技术领域

本发明涉及液体燃料燃烧技术领域，具体而言，涉及一种液体燃料燃烧工况参数测量装置及方法。

背景技术

目前对液体燃料燃烧技术进展观察表明，多孔介质燃烧器在工业燃烧增强液体传热应用中，具有很大的发展前景。与传统的明火燃烧器系统相比，多孔介质燃烧器具有燃烧密度高，燃料燃烧完全，一氧化碳和氮氧化物排放低，结构紧凑，热通量相对较高且均匀，可以热循环燃烧特性等优点。此外多孔介质燃烧器由于再生燃烧特性从而可以增强雾滴蒸发，在传统燃烧系统中由于气体热导率很低，并且较少参与辐射，对流换热是主要传热方式；而在多孔介质燃烧中，由于多孔介质内表面积增加，不仅对流换热效果得到改善，还增加了导热换热和辐射换热两种换热方式，保持多孔介质燃烧器内温度趋于均匀，有助于液体燃料在气化区的预热，从而提高燃烧效率。

目前世界约85％的一次能源需求依赖于化石燃料(煤、石油和天然气)，其中石油(约38％)占主导地位，预测估计，这一趋势在未来20年内不会发生实质性变化。随着人类对全球变暖认识提高，为了控制影响环境和健康问题的污染物的排放，从而加强对某些能源使用管制。液体燃料在发电和运输中发挥着重要角色，但是液体燃料的实际燃烧现象是复杂的，其中气化速率决定了传热强度和燃烧强度，若液体燃料燃烧中不及时气化可能会对燃烧效率造成影响，所以想要提高液体燃料气化速率首先要准确地计算出气化速率；其次，液体燃料完全燃烧速率决定了污染物排放量，提高液体燃料的完全燃烧速率可以降低污染物产量。由于液体燃料燃烧的特点,使得传统的燃烧技术对计算液体燃料气化速率方面存在较大困难。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状问题，提供了一种系统及方法简单，操作便捷，结构紧凑的多孔介质液体燃烧火焰面测定装置及其方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种液体燃料燃烧工况参数测量装置，包括多孔介质燃烧器、PIV测试仪、纹影仪和高速摄影仪；其中，

所述多孔介质燃烧器包括由上至下依次设置的燃料喷射腔、多孔介质气化区、预混观察室、多孔介质防回火区、多孔介质燃烧区、产物收集室以及设置在两侧的隔热的保温层；

所述PIV测试仪和纹影仪分别设置在所述预混观察室两侧，在液体燃料中通过示踪粒子发生器加入示踪粒子利用所述PIV测试仪监测示踪粒子的变化，纹影仪用于捕捉液体燃料气化时瞬态图像；

所述高速摄影仪用于拍摄多孔介质燃烧器内液体气化时刻画面和完全燃烧时刻火焰面。

进一步，还包括温度监测系统，所述温度监测系统包括分布设置在所述多孔介质燃烧器各个区域内的多个热电偶，多个所述热电偶通过温度采集卡采集所述多孔介质燃烧器内各区域温度用于验证修正液体燃料发生气化时刻和完全燃烧产生火焰面的时刻。

进一步，还包括燃油喷射系统，所述燃油喷射系统包括依次连接的储油罐、示踪粒子发生器和燃油喷射器，燃油从储油罐中流出，由控制阀控制液体，保证每次液体的质量保持均匀，流经示踪粒子发生器与液体流量计通过燃油喷射器喷射到燃料喷射腔内。