本技術(shù)涉及燃燒器結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體是涉及一種用于標定的高壓層流火焰燃燒室。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)和科學研究過程中，溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。其測量與控制的精度，直接影響著生產(chǎn)和研究狀況。當溫度測量誤差較大時，輕則使生產(chǎn)過程中溫度測量、控制不準，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品不合格等；重則可能會導(dǎo)致設(shè)備運行出現(xiàn)故障，發(fā)生安全事故。溫度的測量以及控制不夠精確時，往往使得實驗產(chǎn)生較大誤差，得出錯誤的結(jié)論等?？梢?，溫度對燃燒實驗研究有著極其重要的作用。

2、在燃燒測量領(lǐng)域，測溫方式可分為接觸式(如:熱電偶測溫)和非接觸式(如:cars測溫)兩種，但是各種測量手段在投入使用前，都必須對其測溫精度進行標定，目前，通常使用的標定方式為：把激光照射到層流燃燒器生成的火焰上,根據(jù)火焰散射的光譜分析出火焰的溫度，然后把測量出的溫度與火焰平衡溫度相對比，從而分析激光測溫裝置的測量精度。采用這種方式的前提是假設(shè)層流燃燒器生成的火焰均勻且絕熱平衡，雖然與實際情況存在一定偏差，但是在很多標定實驗中都取得不錯的效果。

3、目前的研究都是在常壓的基礎(chǔ)上，研究不同燃料的火焰分布以及相關(guān)標定。缺少一種能滿足高壓環(huán)境的層流火焰實驗平臺，并且隨著各種測量技術(shù)的不斷進步，對于高壓環(huán)境下的溫度測量提出新的要求。因此本實用新型設(shè)計一種高壓層流火焰燃燒室，可以支持燃氣分析、熱電偶、平面激光誘導(dǎo)熒光等測試技術(shù)進行測量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，提供一種高壓層流火焰燃燒室?？梢誀I造出0.1～3mpa環(huán)境下的層流絕熱火焰，通過對燃料與氧化劑的流量控制來實現(xiàn)對火焰溫度的精準控制，以解決目前關(guān)于高壓環(huán)境下難以進行溫度標定的問題，并且支持接觸式與非接觸式的溫度測量技術(shù)。

2、本實用新型呈立式放置，包括層流火焰燃燒爐、燃燒室底板、高壓艙；

3、所述層流火焰燃燒爐處于底部，層流火焰燃燒爐上部與燃燒室底板連接并通過螺栓固定，通過石墨墊圈密封；燃燒室底板位于燃燒室高壓艙下邊，兩者連接并通過螺栓固定，通過石墨墊圈密封；

4、層流火焰燃燒爐側(cè)面有3個卡套接頭用于與供氣管路連接，三路氣體進入層流火焰燃燒爐中3個互相獨立的空腔，每個空腔均包括大量小直徑的管路用于氣體流入高壓艙內(nèi)部；

5、所述層流火焰燃燒爐頂部的出口呈2個矩形區(qū)域，氧化劑出口與燃料出口呈蜂窩狀交替分布，總體形成內(nèi)部矩形的燃燒區(qū)域，外圍區(qū)域為伴流區(qū)域，由伴流出口組成。

6、燃燒室底板下部均勻分布4個稀釋氣體入口，與供氣管路通過螺紋連接固定與密封，燃燒室底板中包含稀釋氣體腔體，稀釋氣體腔體通過稀釋氣體出氣管路與高壓艙內(nèi)部連接。燃燒室底板與高壓艙連接的一側(cè)設(shè)有稀釋氣體出口，稀釋氣體出口在燃燒室底板上呈環(huán)狀均勻分布。

7、高壓艙下部包括4塊可視化觀察窗口，可視化觀察視窗內(nèi)置jgs1或jgs2石英玻璃，以便于進行觀察與光學測量；2塊大觀察窗口對稱分布，2塊小觀察窗口對稱分布，觀察窗口內(nèi)置石英玻璃，可以對接各種非接觸式測量技術(shù)。

8、石英玻璃位于高壓艙上的視窗開口內(nèi)，上下均由石墨墊圈進行密封，由玻璃蓋板與螺栓固定于高壓艙上。

9、所述高壓艙四側(cè)分布有盲板，盲板按照性狀分為第一盲板與第二盲板，盲板與高壓艙側(cè)部通過螺紋固定，通過銅墊片保證密封；可以對盲板進行鉆孔、焊接等二次加工，使得盲板可以對接各種接口的傳感器、閥門、取樣桿等，設(shè)置性狀不同的第一盲板與第二盲板可為二次加工時提供更多的選擇方案；

10、第一盲板共兩塊，對稱分布于高壓艙兩側(cè)，第一盲板與高壓艙側(cè)部凹口連接并通過螺栓固定，通過銅墊圈密封。

11、第二盲板共兩塊，對稱分布于高壓艙兩側(cè)，第二盲板與高壓艙側(cè)部凹口連接并通過螺栓固定，通過銅墊圈密封。

12、高壓艙側(cè)壁對稱分布的第一盲板與第二盲板可以對接各種接觸式測量技術(shù)與閥門、傳感器等，對第一盲板與第二盲板進行定制再加工，熱電偶探頭、尾氣分析取樣桿可以通過焊接或螺紋連接等方式固定于盲板并進行工作。

13、所述高壓艙還配備有點火泄壓盲板，在進行高壓點火之前應(yīng)當與第二盲板進行更換，點火泄壓盲板與高溫密封閥通過螺紋連接，密封閥可以減小點火時產(chǎn)生的氣體沖擊，用于保證點火階段火焰可持續(xù)燃燒；

14、高壓艙側(cè)壁對稱分布兩個點火器接口，點火器接口用于連接點火器槍頭，點火器接口與點火器槍頭通過螺紋連接固定，通過生料帶與銅墊片密封，通過更換不同長度的點火器槍頭控制點火距離。

15、高壓艙側(cè)壁上部設(shè)計有側(cè)壁傳感器接口，傳感器接口可以與各種傳感器進行螺紋連接，實現(xiàn)溫度、壓力等參數(shù)的測量，包括溫度傳感器、高頻壓力傳感器等；傳感器與接口螺紋連接，并通過生料帶與銅墊片進行密封。

16、高壓艙的頂部設(shè)計有燃燒室出口，燃燒室出口用于外接尾氣處理系統(tǒng)；尾氣處理系統(tǒng)與出口進行螺紋連接，并通過生料帶與高溫密封膠進行密封。

17、高壓艙的頂部設(shè)有頂部傳感器接口，頂部傳感器接口可以與溫度傳感器進行螺紋連接，實現(xiàn)對燃燒室出口溫度的測量；傳感器與接口螺紋連接，并通過生料帶與銅墊片進行密封。

18、本實用新型的有益效果如下：

19、1、本實用新型設(shè)計的高壓艙，可以營造出高壓環(huán)境下的層流火焰，為高壓環(huán)境下的溫度標定提供了新的技術(shù)方案。

20、2、本實用新型的可視化視窗采用石英玻璃，具有良好的透光性，可以方便試驗人員對火焰形態(tài)進行實時監(jiān)測，也可以對接各種先進的光學測量手段對火焰參數(shù)進行測量。

21、3、本實用新型在高壓艙側(cè)壁設(shè)計大小不一的盲板，通過對盲板的再加工，可以對接各種接觸式測量手段，包括但不限于熱電偶、尾氣分析等，通過對盲板的再加工還形成點火泄壓盲板，可以保證點火階段火焰燃燒可持續(xù)。

22、4、本實用新型在實驗室底部設(shè)計稀釋氣體腔，在實驗過程中通入稀釋氣體，可以有效降低燃燒室中水蒸氣的含量，防止水汽在壁面與石英玻璃上冷凝成水珠。

技術(shù)特征：

1.高壓層流火焰燃燒室，其特征在于其呈立式放置，包括層流火焰燃燒爐、燃燒室底板與高壓艙；

2.如權(quán)利要求1所述高壓層流火焰燃燒室，其特征在于所述層流火焰燃燒爐與燃燒室底板通過燃燒爐-底板固定螺栓固定連接，通過石墨墊片保證密封。

3.如權(quán)利要求1所述高壓層流火焰燃燒室，其特征在于所述燃燒室底板與高壓艙通過底板-高壓艙固定螺栓固定連接，通過石墨墊片保證密封。

4.如權(quán)利要求1所述高壓層流火焰燃燒室，其特征在于所述盲板按照性狀分為第一盲板與第二盲板，盲板與高壓艙側(cè)部通過螺紋固定，通過銅墊片保證密封；盲板用于對接各種接口的傳感器、閥門、取樣桿。

5.如權(quán)利要求4所述高壓層流火焰燃燒室，其特征在于所述第二盲板替換為點火泄壓盲板，點火泄壓盲板通過螺紋連接高溫密封閥并保證密封，高壓艙內(nèi)點火前，將高溫密封閥打開，減小點火時產(chǎn)生的氣體沖擊，保證點火階段的火焰可持續(xù)燃燒，點火成功后關(guān)閉高溫密封閥。

6.如權(quán)利要求1所述高壓層流火焰燃燒室，其特征在于所述層流火焰燃燒爐頂部的出口呈2個矩形區(qū)域，氧化劑出口與燃料出口呈蜂窩狀交替分布，總體形成內(nèi)部的矩形燃燒區(qū)域，外圍區(qū)域為伴流區(qū)域，由伴流出口組成。

7.如權(quán)利要求1所述高壓層流火焰燃燒室，其特征在于所述高壓艙設(shè)4塊可視化觀察窗口，2塊大觀察窗口對稱分布，2塊小觀察窗口對稱分布，觀察窗口內(nèi)置石英玻璃，以對接各種非接觸式測量技術(shù)。

8.如權(quán)利要求7所述高壓層流火焰燃燒室，其特征在于所述石英玻璃位于高壓艙上的視窗開口內(nèi)，石英玻璃的上下均由石墨墊圈進行密封，通過玻璃蓋板與螺栓固定于高壓艙上。

9.如權(quán)利要求1所述高壓層流火焰燃燒室，其特征在于所述稀釋氣體出口在燃燒室底板上呈環(huán)狀均勻分布。

技術(shù)總結(jié)
高壓層流火焰燃燒室，涉及燃燒器結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。包括層流火焰燃燒爐、燃燒室底板和高壓艙。高壓層流火焰燃燒室立式放置，層流火焰燃燒爐處于底部，層流火焰燃燒爐上部與燃燒室底板連接并通過螺栓固定，通過石墨墊圈密封；燃燒室底板位于燃燒室高壓艙下邊，兩者連接并通過螺栓固定，通過石墨墊圈密封；高壓艙側(cè)壁設(shè)計有可視化視窗與盲板，可以對接各種接觸式與非接觸式測量技術(shù)；本技術(shù)還配備有點火泄壓盲板，可以實現(xiàn)在高壓艙中進行點火并保證燃燒可持續(xù)；本技術(shù)可以營造高壓環(huán)境下穩(wěn)定燃燒的層流火焰，通過對燃料與氧化劑流量的精準調(diào)控來控制層流絕熱火焰的溫度。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡江淮,王少坤,馬明城
受保護的技術(shù)使用者：廈門大學
技術(shù)研發(fā)日：20240430
技術(shù)公布日：2024/12/19