[发明专利]用于研究外界风速对火焰传播及稳定性影响的装置及方法

摘要

本发明公开用于研究外界风速对火焰传播及稳定性影响的装置及方法。该装置包括风机、风量调节面板、风速均匀分布面板、实验隧道、风速测量窗口、烟气测量窗口、引风机、支架、本生灯、高度调节台、橡胶管、流量计、阀门、气体钢瓶,实验隧道一端送风、一端引风，可研究在均匀外界风速下，固定火源火焰的传播特性及其稳定性。本发明装置的制造成本低，结构简单，操作方便，控制灵活，实验现象易于观察并测量，所得数据真实可靠，为研究相对运动下的火焰结构、燃烧特征，以及分析火焰的传播特征和稳定性提供实验基础。

主权项

用于研究外界风速对火焰传播及稳定性影响的装置，其特征在于包括风机(1)、风量调节面板(2)、风速均匀分布面板(3)、实验隧道(4)、风速测量窗口(5)、烟气测量窗口(6)、引风机(7)、支架(8)、本生灯(9)、高度调节台(10)、橡胶管(11)、流量计(12)、阀门(13)和气体钢瓶(14)，其中，实验隧道(4)由支架(8)所支撑，实验隧道(4)入口处依次分别安装着风机(1)、风量调节面板(2)、风速均匀分布面板(3)，实验隧道(4)出口管道与引风机(7)相连；在实验隧道(4)底部中心线上距端口1/3处开有一个直径为10cm的圆形火焰口(15)供本生灯(9)的火焰伸进实验隧道(4)中，本生灯(9)置于高度调节台(10)上，本生灯(9)的气体入口(19)连接橡胶管(11)，在橡胶管(11)的末端通过流量计(12)与气体钢瓶(14)的出口阀门(13)相连，通过阀门(13)可调节气体流量；实验隧道(4)是由透明玻璃钢制成的中间为长方体型，两端呈喇叭状的隧道；在距实验隧道(4)端口的3/4处的前、后面和顶部中心线上分别开有直径为10cm的圆形风速测量窗口(5)，距实验隧道(4)端口的4/5处的前、后两面分别开有5个等距排列的边长为5cm的正方形烟气测量窗口(6)；风量调节面板(2)是一个组件，包括手柄(22)、活动调节板(23)、活动调节板中心孔(24)、扇形进风口(25)、固定调节板(26)、扇形出风口(27)和固定调节板中心孔(28)，其中，活动调节板(23)与固定调节板(26)通过活动调节板中心孔(24)和固定调节板中心孔(28)安装在同一轴上的方式组合在一起，且相互紧贴；固定调节板(26)以螺栓相连方式固定在实验隧道(4)入口端法兰处，通过转动活动调节板(23)上的手柄(22)，调节固定调节板(26)与活动调节板(23)间的相对位置，从而控制进风口与出风口的相对开度，达到控制风量大小的目的；风机(1)以法兰连接的方式装在实验隧道(4)入口端管道上，实验时可以按需选择是否拆卸；引风机(7)以法兰连接的方式装在实验隧道(4)出口端管道上，实验时可以按需选择是否拆卸；使用风机(1)时，将引风机(7)拆卸下来；使用引风机(7) 时，将风机(1)拆卸下来；风速均匀分布面板(3)是在一块隔板(21)上，开设有3行5列圆形通风孔(20)，隔板(21)的截面形状为正方形；本生灯(9)是一个组件，它包括灯架(16)、灯筒(17)、空气调节环(18)、气体入口(19)；风速均匀分布面板(3)焊接在实验隧道(4)入口端喇叭状变径管道的中间截面处，与风量调节面板(2)共同完成对风量的调节，并使风以均匀方式流入实验隧道(4)直管段内；实验装置上设置有多种接口或测量窗口，供相应仪表对各种实验研究条件下的空气流量、风速以及烟气成分物理量进行测量；将橡胶管(11)连接到本生灯(9)的气体入口(19)上，先把空气调节环(18)转为全闭状态；微开气体钢瓶(14)的阀门(13)使可燃气流入本生灯(9)，同时转动空气调节环(18)让少量新鲜空气进入本生灯(9)，然后燃烧点燃本生灯(9)，并依据实验要求，调节阀门(13)和空气调节环(18)使火焰高度达到设定高度；将燃烧着的本生灯(9)放在高度调节台(10)上，并使火焰经圆形火焰口(15)进入实验隧道(4)直管段内，调节高度调节台(10)的高度，使本生灯(9)的火焰最底部与实验隧道(4)的底面在一个水平面上；开启风机(1)，转动手柄(22)，使实验隧道(4)直管段内的风速达到实验设定值，或开启引风机(7)，转动手柄(22)，使实验隧道(4)直管段内的风速达到设定值；启动全部测量仪表，用数码相机记录火焰的外形、用温度计和烟气分析仪记录实验隧道(4)内烟气的温度、O2、CO、CO2、NO、NOx的浓度、用风速仪记录烟气的流速、用流量计(12)记录燃气的流量；通过调节阀门(13)和空气调节环(18)并与转动手柄(22)配合，以实现不同燃烧功率、火焰高度、外界风速下的实验工况；测试结束时，先把空气调节环(18)关上，再关掉气体钢瓶(14)的阀门(13)，拔出橡胶管(11)。