[发明专利]可实现轴向、切向组合性旋流灵活调节的火焰合成燃烧器

说明书

本发明涉及可实现轴向、切向组合性旋流灵活调节的火焰合成燃烧器，包括：轴向气流混合段，其内安装有旋流雾化器，燃料能经旋流雾化器雾化后喷出，轴向气流混合段上安装轴向顺流进气管与轴向逆流进气管，轴向顺流进气管的轴向、轴向逆流进气管的轴向均与轴向气流混合段的外周面相切，且轴向顺流进气管与轴向气流混合腔的连通位置、轴向逆流进气管与轴向气流混合腔的连通位置沿轴向气流混合段的轴向错开，轴向顺流气与轴向逆流气的旋向相反，轴向顺流进气管内的空气流量与轴向逆流进气管内的空气流量的流量比在100％：0％至0％：100％之间变化。通过调整顺流气与逆流气两股气流的流量比，可对轴向气流混合腔内气流的旋流方向和旋流强度进行连续性灵活调节。

技术领域

本发明涉及纳米材料合成技术领域，特别是涉及可实现轴向、切向组合性旋流灵活调节的火焰合成燃烧器。

背景技术

纳米材料具有粒径小、比表面积大等特点，且其在光学和电学方面具有优异性能，故而在诸多领域取得了较为广泛的应用。目前，纳米颗粒合成主要采用化学合成和火焰合成的方法，与化学合成方法相比，采用火焰合成法所得到的纳米颗粒具有一步合成、纯度高、颗粒物粒径可控性好等特点，在纳米粉体材料的合成方面具有广阔的应用前景。

在各类型火焰合成燃烧技术中，燃烧器是火焰合成的关键设备。在旋流火焰合成燃烧器中，气流的旋流特性及旋流构建方式对纳米粉体颗粒物的形态具有很大影响。然而，在目前的旋流火焰合成燃烧器中，需要通过调整旋流叶片角度来实现对入射气流旋流特性及旋流强度的调节，整个装置的结构较为复杂，需要外接执行器才能实现对旋流叶片角度的连续性调节。因此，需要开发同样具备高灵活调控性且结构较为简单的旋流火焰合成燃烧器结构。

发明内容

基于此，本发明提出一种可实现轴向、切向组合性旋流灵活调节的火焰合成燃烧器，通过调整顺流气与逆流气两股气流的流量比，可以实现对轴向气流混合腔及切向气流混合腔内气流的旋流方向和旋流强度进行连续性灵活调节，提升所构建的高温回流区动态调整能力，从而实现对合成纳米颗粒物的粒径、形态和晶相的灵活调控，并提高火焰合成纳米颗粒物的产量和生产效率。此外，该可实现轴向、切向组合性旋流灵活调节的火焰合成燃烧器无需设置旋流叶片、外接执行器等较为复杂的结构，整体结构更加简单，制造成本与难度均更低。

可实现轴向、切向组合性旋流灵活调节的火焰合成燃烧器，包括：

轴向气流混合段，轴向气流混合段的内部设有轴向气流混合腔，所述轴向气流混合腔内安装有旋流雾化器，燃料能够经所述旋流雾化器雾化后喷出，所述轴向气流混合段上安装有与所述轴向气流混合腔连通的轴向顺流进气管与轴向逆流进气管，所述轴向顺流进气管的轴向、所述轴向逆流进气管的轴向均与所述轴向气流混合段的外周面相切，且所述轴向顺流进气管与所述轴向气流混合腔的连通位置、所述轴向逆流进气管与所述轴向气流混合腔的连通位置沿所述轴向气流混合段的轴向错开，经所述轴向顺流进气管流入所述轴向气流混合腔的空气形成绕所述旋流雾化器螺旋前进的轴向顺流气，经所述轴向逆流进气管流入所述轴向气流混合腔的空气形成绕所述旋流雾化器螺旋前进的轴向逆流气，所述轴向顺流气与所述轴向逆流气的旋向相反，所述轴向顺流进气管内的空气流量与所述轴向逆流进气管内的空气流量的流量比在100％：0％至0％：100％之间变化。