[其他]脉冲燃烧能量系统

说明书

本实用新型关于干燥用设备，特别是一种新的干燥用设备，其中的被干燥材料被热气流的脉冲流所雾化和干燥。

普通的燃烧干燥装置已被使用多年。这类装置被广泛地用来替悬浮或溶解于流体中的固体材料除湿。典型地说，液体被雾化，所得到的喷雾被处于从燃烧方法得到的热气流中，（例如从空气加热器或脉冲燃烧器得到的）以便把喷雾中的湿气蒸发。固体粒子被干燥气流从干燥室带出来，通过旋流器和气分离开来。

有两种脉冲燃烧器。第一种是阀型脉冲燃烧器，其中V－1飞弹型的发动机是众所周知的例子。第二种是空气阀脉冲燃烧器，它利用脉冲能量来抽吸助燃空气。这种型式的众所周知的例子是由雷蒙洛克伍德（Mr.Raymond  Lockwood）发展出来的空气阀发动机，并被公开于他的许多专利中，例如美国专利3，462，955。

空气阀脉冲燃烧器包括一个有燃料进入的燃烧室，短管状的燃烧室进口，和一个比燃烧室进口长一些的燃烧室尾管。燃料在燃烧室中被加压雾化，当达到合适的爆炸混合程度时，火花塞就点燃它作初次起动。燃料和空气爆炸，燃烧气从进口管和出口管喷出。当这两个冲击波从燃烧室出来时爆炸释放的能量就提供推力或动力。在第二个冲击波从尾管出来之前，一个冲击波就从短的燃烧室进口管出来了。

燃烧物的冲力在燃烧室中造成部分真空，进而引起进口和尾管两者的回流。这种回流把新鲜空气带入燃烧室，在此，空气就和新进来的燃料以及在尾管中回流来的热气混合。回流的冲力在燃烧室中形成低的压力，使燃料、空气和燃烧物很好地混合。混合物产生自点燃，这种过程在一秒种内重复进行一百次。

当今大部分的脉冲燃烧系统采用空气阀发动机因为它制作简单又没有机械移动另件。然而，空气阀系统要用较大百分比的从燃烧过程中得到的能量来抽吸随后的燃料爆炸所需的助燃空气。即使这种系统可以通过增加推力加力器来做成效率较高的推力发动机，抽吸助燃空气所消耗的能量使获得的总能量降低，并使整个系统的效率降低。

阀型脉冲燃烧器采用相同的燃烧原理，除了它有一个机械的（舌片，舌板，或原始旋转型）阀位于燃烧室进口侧，用以防止任何从进口管喷出的燃烧物的回流。阀在燃料／空气混合的完成阶段和爆炸时是关闭的，所以全部燃烧物从尾管出去，冲击波先出去。然而，这些阀型系统由于阀必须在发动机进口的热的环境下在每次燃烧循环开闭，每秒种达到一百次，所以实际寿命有限。

还有一个影响两种型式脉冲燃烧器发动机寿命的问题是热的已燃气的腐蚀。系统中承受最热温度的各另件很快地损坏，需要对这些另件进行经常的昂贵的修理和更换。由于系统中的这些另件耐不住机械的和温度的应力而破坏，所以试图用抗蚀材料来制造这些另件，如用高级不锈钢或因康镍合金，业已成功。试图用陶材料来造这些另件却遭失败，因为用现有的工艺来造，成本太高。陶瓷结构成本高的主要原因是元件必须先做成厚的断面，再加工形成法兰，孔，等等。这个方法浪费了昂贵的陶瓷材料以及昂贵的人工，还要采用先进的刀具和切削技术。

脉冲燃烧能量系统的效率在很大程度上取决于它的工作特性。例如，工作频率影响通过系统的流速（也即干燥时间），而声冲击波的幅度或压力必须和给定的材料成比例，因为压力太大会过度干燥或损坏材料，而压力太小使干燥不充分。

目前的各种系统仅在脉冲燃烧器的自然频率下工作，它由排气管长度决定。因此，工作频率（也即干燥速度）的改变需要通过昂贵的系统改建才行。这是对特定类型材料进行干燥时想得到最大效率时各系统经常碰到的。再有，由于脉冲燃烧器的自然频率也取决于声速，燃烧器中温度变化会改变自然频率。由于自然频率偏离脉冲燃烧器理想运行的频率，压力波的幅度减小，使某种产品的干燥时间增加到能接收的水平之上。结果使干燥过程不均匀和低效率。

目前的各系统的另一缺点是不能符合劳保安全条例的标准（OSHA  standards）。外部噪音是工业上不欢迎脉冲燃烧器作为可选用能源的主要原因，因为环境噪音可以超过120分贝。

最后，由于工作中的过热，起动时的过多燃料积聚，在干燥气流中有太多的氧而引起干燥产品的燃烧，经常有爆炸的危险。

本实用新型是一个脉冲燃烧能量系统，它的一个功用是把悬浮或溶解在流体中的固体材料复原。在本实用新型的一个实施例中，脉冲燃烧器被连接到一条工作管道，该管道又被连接到一对旋流收集器。

被处理材料被流送入工作管的上游端，处理好的材料用旋流收集器从燃烧气流中分出。