[发明专利]一种等离子体助燃下的可燃气燃烧下限拓宽测试装置及测试方法

摘要

本发明公开了一种等离子体助燃下的可燃气燃烧下限拓宽测试装置及测试方法，主要包括气源、相应气路、等离子电压源及燃烧器，所述气源和相应气路管道主要包括可燃气气源和可燃气气路，以及空气气源和空气气路；所述燃烧器主要包括一级混合器、二级混合器、刚玉管、电热丝加热带、检测腔、石英管、外电极和内电极。本发明的主要优点在于：实现了有限空间内的可燃气与空气的低速充分混合，减小了气流速度对点燃过程的影响；通过不同预混气浓度、预热温度、流速与等离子体强度等参量的合理组合，该装置可用于研究在等离子体活化作用及外界热焓输入条件下的低浓度可燃气燃烧下限拓宽规律，为低浓度可燃气的再利用提供技术支撑。

主权项

1.一种等离子体助燃下的可燃气燃烧下限拓宽测试装置，包括至少一压缩高纯度可燃气气源和至少一压缩空气气源，所述高纯度可燃气气源通过一条可燃气气路依次串联一个可燃气减压阀和一个可燃气质量流量计；所述空气气源通过一条空气气路依次串联一个空气减压阀和一个空气质量流量计，所述空气气路的末端与所述可燃气气路的末端分别接入一个燃烧器的空气入口和可燃气入口；所述燃烧器主体为一个多级圆筒形结构，从上至下主要包括燃烧腔、检测腔、预热腔及混合腔4部分，所述空气气路和所述可燃气气路的末端接入所述燃烧器下部的混合腔外壁上的空气入口和可燃气入口，所述混合腔外壁底部通过一个底部法兰盘进行密封，所述底部法兰盘整体为一个双层同心圆柱台结构，上层能以螺纹结构完全旋入所述混合腔外壁的底部，下层的外围以圆周阵列形式留有孔，并连接底座螺栓，通过调节所述底座螺栓自配螺帽的位置，可以进行燃烧器高度的自由调节；在所述混合腔内部至下而上依次安放一个一级混合器和一个二级混合器，所述一级混合器为一个薄层混合器，当可燃气和空气进入所述燃烧器后将首先在该一级混合器的薄层间歇中进行混合，而所述一级混合器内部留有出口，使初步混合后的预混气能够顺利流出并继续向上运动进入所述二级混合器；该二级混合器为一个缩放喷管结构的混合器；在所述混合腔外壁的上部出口利用其自身的限位槽和一圈耐高温密封胶竖向安装一根刚玉管，所述刚玉管中部缠绕一段电热丝加热带，且在上部出口处安装一个检测腔外壁，该检测腔外壁通过一个检测腔下方法兰盘和所述耐高温密封胶与所述刚玉管相连；而所述检测腔外壁的上部则通过一个检测腔上方法兰盘和所述耐高温密封胶与一个透明石英管竖向连接，所述检测腔上方法兰盘与下方法兰盘通过紧固螺栓进行固定；同时，在所述检测腔外壁上开有用于后期安装各类传感器探头的圆孔；所述石英管外壁采用一铜制网状套筒作为外电极，并连接一个外电极接线端，在所述石英管内部，利用上、下两个陶瓷材质的电极固定环将一段铜丝加工的内电极固定在所述石英管中轴线上，同时该内电极的上部连接一个地线接线端，通过该地线接线端和所述外电极接线端分别与一个等离子电压源的两级相接来实现等离子体的可控介质阻挡放电过程；在所述石英管上部出口处安装一个电火花点火器作为可燃气与空气所形成的预混气的点火源。