[发明专利]一种水冷型超声速高温气体组分冻结采集装置及方法

说明书

本发明公开了一种水冷型超声速高温气体组分冻结采集装置及方法，涉及超燃冲压发动机地面试验技术领域，其技术方案要点是：包括主体外壳；主体外壳的迎风面间隔设有两个带有内螺纹的孔；孔内连接有高温合金探头；孔的尾部处焊接有导气管，且孔内设有密封垫片；主体外壳上与导气管出口同侧的侧部设有两路水冷循环水管，水冷循环水管的其中一端为入口，水冷循环水管的另一端为出口，且两路水冷循环水管的安装位置可互换。本发明采用高温合金探头吸入超声速的高温高压气体，采用密封垫片保证密封和导热效果，通过导气管将气体引入收集装置并且在此过程中迅速将滞止后的超声速高温高压气体冷却，冻结其各组分的比例，保证其燃烧产物的稳定性。

技术领域

本发明涉及超燃冲压发动机地面试验技术领域，更具体地说，它涉及一种水冷型超声速高温气体组分冻结采集装置及方法。

背景技术

在超燃冲压发动机的研究工作中，燃烧效率作为一种重要的性能判别指标，其测量最常用的方法是使用燃烧后的气体对其燃烧产物组分进行分析，而燃烧后的气体往往是高温高压高速的气体，高速气体在滞止过程会进一步升温升压，因此，在采集过程中高温高压气体会进一步反应生成其他产物，给气体采集和测量带来了极大挑战。为了保证测量的精确，需要解决燃烧后的高温气体的采集问题，采集过程需要将超燃冲压发动机尾喷管中的超声速高温气体迅速冷却，以防止其产生进一步化学反应。

本发明欲解决的问题是收集超燃冲压发动机燃烧后的超声速高温高压气体，并且在此过程中防止其因滞止进一步升温升压导致影响测量结果的其他化学反应，例如滞止过程中CO进一步反应成CO₂，H₂和O₂进一步反应生成H₂O等，这些都是导致燃烧产物中的CO、O₂和H₂O等组分测量不准导致燃烧效率计算不精确的典型情况，也是燃烧效率测量中需要解决的普遍问题。

因此，本发明旨在设计提供一种水冷型超声速高温气体组分冻结采集装置及方法，以解决上述问题。

本发明采用高温合金探头吸入超声速的高温高压气体，采用紫铜密封圈保证密封和导热效果，通过导气管将气体引入收集装置并且在此过程中迅速将滞止后的超声速高温高压气体冷却，冻结其各组分的比例，保证其燃烧产物的稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对解决上述问题，提供一种水冷型超声速高温气体组分冻结采集装置，以及超声速高温气体组分冻结的方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水冷型超声速高温气体组分冻结采集装置，包括主体外壳，所述主体外壳的内部为空腔；所述主体外壳的迎风面间隔设有两个带有内螺纹的孔；所述孔内连接有高温合金探头；所述孔的尾部处焊接有位于主体外壳内部的导气管，且所述孔内设有用于密封及连接高温合金探头与导气管的密封垫片；所述导气管的出口端与所述主体外壳的侧部焊接；所述主体外壳上与导气管出口同侧的侧部设有两路水冷循环水管，所述水冷循环水管的其中一端为入口，所述水冷循环水管的另一端为出口，且两路所述水冷循环水管的安装位置可互换。

本发明进一步设置为：所述高温合金探头的尾部设有外螺纹，所述高温合金探头通过旋拧方式与所述主体外壳上带有内螺纹的孔螺纹连接。

本发明进一步设置为：所述高温合金探头采用高合3128为材料。

本发明进一步设置为：所述密封垫片为紫铜垫片，用于高温合金探头与导气管之间的密封连接；所述导气管采用紫铜为材料。

本发明还提供一种超声速高温气体组分冻结采集方法，由本发明中所述的水冷型超声速高温气体组分冻结采集装置进行采集，采集方法为：采用所述装置的结构，主体外壳空腔内管路以及配合高温合金探头的安装方式，将所需冷却高温气体和冷却循环水隔离开，迅速将气体热量与冷却水交换，确保采集气体的组分不会在被收集过程中因滞止而升温进而产生其他的化学反应。