一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，屬于燃燒實(shí)驗(yàn)加熱設(shè)備領(lǐng)域。本發(fā)明中內(nèi)管與外管之間形成的環(huán)形空腔為加熱腔，在外管的外周設(shè)置有耐火隔熱層，耐火隔熱層上設(shè)置有窺視窗；樣品推送裝置安裝于爐體的第一密封法蘭，該樣品推送裝置用于將固體燃料送入爐體的內(nèi)部；進(jìn)排氣系統(tǒng)安裝于爐體的第一密封法蘭和第二密封法蘭上，該進(jìn)排氣系統(tǒng)用于調(diào)整爐體內(nèi)部的燃燒氣氛及壓力；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別與進(jìn)排氣系統(tǒng)、樣品推送裝置相連，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集爐體內(nèi)部的燃燒參數(shù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃料在不同氣氛及壓力下燃燒特性的研究，從而為探究燃料燃燒機(jī)理提供了基礎(chǔ)，對(duì)研究燃料燃燒機(jī)理及應(yīng)用具有重要意義。
【專利說(shuō)明】-種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及燃燒實(shí)驗(yàn)加熱設(shè)備領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種應(yīng)用于固體燃料燃燒 機(jī)理研究的可視裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 固體燃料燃燒機(jī)理研究往往需要從溫度變化、火焰形貌結(jié)構(gòu)、煙氣成分、產(chǎn)氣量等 多個(gè)方面同時(shí)測(cè)試燃料相關(guān)燃燒特性，而管式爐作為常用的加熱裝置廣泛應(yīng)用于高等院 校、科研院所、工礦企業(yè)等實(shí)驗(yàn)和小批量生產(chǎn)。傳統(tǒng)的管式爐一般都是采用螺線加熱絲供 熱，外面用薄鋼板加工成型，中間填充耐火纖維來(lái)保溫。這種管式爐的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是保溫效果 好，但缺點(diǎn)是體積過(guò)大，熄火時(shí)散熱慢，加熱區(qū)溫度差異大，最為關(guān)鍵的是爐膛多為非透明 結(jié)構(gòu)，加熱過(guò)程完全不可見(jiàn)，無(wú)法觀察燃料燃燒時(shí)的火焰形貌及傳播速度，且由于自身密封 性差而無(wú)法獲取燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)氣量及爐內(nèi)壓力變化，對(duì)于深入研究燃料燃燒特性，探 索燃燒機(jī)理造成巨大障礙。因此開(kāi)發(fā)一種能夠同時(shí)測(cè)試燃料燃燒時(shí)溫度變化、產(chǎn)氣量、煙氣 成分、火焰?zhèn)鞑ニ俣燃靶蚊步Y(jié)構(gòu)的透明可視、耐高溫高壓的多用途固體燃料燃燒特性測(cè)試 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)顯得極為必要。
[0003] 通過(guò)專利檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01210076605. X，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種全 透明管式電阻爐，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種全透明管式電阻爐，具體結(jié)構(gòu)包括進(jìn)氣端、爐體和出 氣端三部分，進(jìn)氣端設(shè)置流量計(jì)和針閥、指針式真空表、真空轉(zhuǎn)接接頭，爐體包括爐體支架， 透明石英外殼以及透明加熱管，透明石英外殼以及透明加熱管之間腔體為真空絕熱腔，電 熱絲纏繞到透明加熱管外壁上。上述專利方案中外殼及加熱管用透明石英管制作，方便添 料、燒制、觀察。但透明石英管輻射散熱損失大，且其電熱絲纏繞到透明加熱管外壁上，電 熱絲發(fā)熱后光線很強(qiáng)，且加熱絲各匝之間間距較小，不能看清楚內(nèi)部物料狀態(tài)，且其功能簡(jiǎn) 單，僅能測(cè)試爐膛溫度，無(wú)法同時(shí)獲取煙氣成分、產(chǎn)氣量及爐膛內(nèi)壓力變化等數(shù)據(jù)。
[0004] 此外，中國(guó)專利號(hào)ZL99245415. 8,發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種新型管式高溫爐；中國(guó)專 利號(hào)ZL201210361878. 9,發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種密封可視管式爐。上述專利方案的電阻絲 或加熱絲發(fā)熱后均會(huì)影響觀察的效果，同樣沒(méi)有很好地解決方便觀察爐子內(nèi)樣品反應(yīng)狀況 及同步測(cè)試其他相關(guān)參數(shù)的問(wèn)題。所以對(duì)于上述問(wèn)題仍有待進(jìn)一步改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006] 本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法同時(shí)測(cè)試燃料溫度變化、爐內(nèi)壓力變化、產(chǎn) 氣量及煙氣成分等燃燒性能及無(wú)法方便觀察爐子內(nèi)燃料燃燒火焰形貌及傳播方式的不足， 提供一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，本發(fā)明能夠通過(guò)簡(jiǎn)單操作采集固體燃 料在不同氣氛、壓力、升溫速率等條件下加熱、燃燒、熄滅過(guò)程中溫度變化數(shù)據(jù)、爐膛壓力變 化數(shù)據(jù)、生成煙氣成分和火焰形貌及傳播方式、速度等信息，從而對(duì)固體燃料燃燒機(jī)理進(jìn)行 研究分析，為燃料的使用安全及應(yīng)用奠定了必要基礎(chǔ)，且本發(fā)明裝置的散熱損失小，受加熱 絲發(fā)光影響小，窺視窗可以方便調(diào)整觀察角度，操作簡(jiǎn)單，具有巨大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0007] 2.技術(shù)方案
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0009] 本發(fā)明的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，包括爐體，還包括樣品 推送裝置、進(jìn)排氣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中：所述的爐體包括內(nèi)管、外管、耐火隔熱層、窺 視窗、保溫蓋、加熱絲、固定栓、第一密封法蘭和第二密封法蘭，其中：所述的內(nèi)管和外管同 軸設(shè)置，在爐體的兩端部分別安裝有第一密封法蘭和第二密封法蘭，內(nèi)管與外管之間形成 的環(huán)形空腔為加熱腔，該加熱腔中設(shè)置有四根或四根以上的加熱絲，該加熱絲沿內(nèi)管中心 軸的長(zhǎng)度方向設(shè)置，且加熱絲的兩端各自固定在第一密封法蘭和第二密封法蘭上；在外管 的外周設(shè)置有耐火隔熱層，所述的耐火隔熱層上設(shè)置有窺視窗，該窺視窗采用直徑為6? l〇cm的圓形耐熱玻璃，所述的窺視窗上設(shè)有保溫蓋，在保溫蓋的邊緣設(shè)置有固定栓，該固定 栓與耐火隔熱層上設(shè)置的孔配合連接；
[0010] 所述的樣品推送裝置安裝于爐體的第一密封法蘭，該樣品推送裝置用于將固體燃 料送入爐體的內(nèi)部并采集固體燃料燃燒溫度；所述的進(jìn)排氣系統(tǒng)安裝于爐體的第一密封法 蘭和第二密封法蘭上，該進(jìn)排氣系統(tǒng)用于調(diào)整爐體內(nèi)部的燃燒氣氛及壓力；所述的數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)分別與進(jìn)排氣系統(tǒng)、樣品推送裝置相連，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集爐體內(nèi)部的燃燒 參數(shù)。
[0011] 作為本發(fā)明更進(jìn)一步地改進(jìn)，所述的樣品推送裝置包括密封堵頭、密封圈、樣品推 送桿和手柄，其中：在第一密封法蘭的中心位置開(kāi)設(shè)有樣品推送孔，該樣品推送孔內(nèi)安裝有 密封堵頭，該密封堵頭通過(guò)密封圈密封固定，在上述的密封堵頭的內(nèi)部開(kāi)設(shè)有通孔，在該通 孔內(nèi)安裝有樣品推送桿，所述的樣品推送桿伸入爐體內(nèi)部的一端設(shè)置有固體燃料放置槽， 樣品推送桿的另一端安裝有手柄，樣品推送桿通過(guò)控制手柄將固體燃料送入爐體的內(nèi)部； 在固體燃料放置槽內(nèi)安放有樣品測(cè)溫?zé)犭娕?，該樣品測(cè)溫?zé)犭娕嫉倪B接導(dǎo)線穿過(guò)樣品推送 桿的內(nèi)部連接至熱電偶冷端。
[0012] 作為本發(fā)明更進(jìn)一步地改進(jìn)，所述的進(jìn)排氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣管道、出氣管道、閥門、 氣體鋼瓶和壓力控制器，其中：所述的進(jìn)氣管道的一端與氣體鋼瓶相連接，進(jìn)氣管道的另一 端與第二密封法蘭相連并與爐體內(nèi)部相連通，該進(jìn)氣管道上安裝有壓力控制器；所述的出 氣管道的一端與第一密封法蘭相連并與爐體內(nèi)部相連通，該出氣管道上安裝有閥門。
[0013] 作為本發(fā)明更進(jìn)一步地改進(jìn)，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括爐膛測(cè)溫?zé)犭娕?、溫度?shù) 據(jù)采集器、溫度控制器、壓力傳感器、壓力數(shù)據(jù)采集器、煙氣采樣管、煙氣分析儀和計(jì)算機(jī)， 其中：所述的爐膛測(cè)溫?zé)犭娕及惭b于爐體的內(nèi)部，該爐膛測(cè)溫?zé)犭娕寂c溫度數(shù)據(jù)采集器相 連接，樣品測(cè)溫?zé)犭娕家才c溫度數(shù)據(jù)采集器相連接，樣品測(cè)溫?zé)犭娕加糜诓杉腆w燃料燃 燒溫度，爐膛測(cè)溫?zé)犭娕加糜诓杉癄t體的內(nèi)部溫度；加熱絲的兩端均與溫度控制器相連接， 該溫度控制器通過(guò)調(diào)整加熱絲的功率控制爐體的內(nèi)部溫度；煙氣采樣管的入口端安裝于爐 體的內(nèi)部，該煙氣采樣管穿過(guò)第二密封法蘭連接至煙氣分析儀；壓力傳感器的檢測(cè)端安裝 于爐體的內(nèi)部，該壓力傳感器的信號(hào)連接線穿過(guò)第二密封法蘭連接至壓力數(shù)據(jù)采集器，上 述的壓力數(shù)據(jù)采集器、煙氣分析儀、溫度控制器、溫度數(shù)據(jù)采集器均與計(jì)算機(jī)相連接，進(jìn)氣 管道上的壓力控制器也與計(jì)算機(jī)相連接。
[0014] 作為本發(fā)明更進(jìn)一步地改進(jìn)，所述的加熱絲為螺旋彈簧狀，在內(nèi)管與外管之間的 環(huán)形加熱腔中均勻分布有4?10根加熱絲，且窺視窗位于相鄰兩根加熱絲的間隙位置，力口 熱絲的直徑為6?8mm，所述的加熱絲為鎳鉻絲。
[0015] 作為本發(fā)明更進(jìn)一步地改進(jìn)，所述的第一密封法蘭和第二密封法蘭的材質(zhì)為不銹 鋼材料，煙氣采樣管、壓力傳感器信號(hào)連接線、進(jìn)氣管道穿過(guò)第二密封法蘭處均設(shè)置有密封 圈，出氣管道、爐膛測(cè)溫?zé)犭娕即┻^(guò)第一密封法蘭處均設(shè)置有密封圈。
[0016] 3.有益效果
[0017] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下有益效果：
[0018] (1)本發(fā)明的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，其樣品推送裝置用 于將固體燃料送入爐體的內(nèi)部，進(jìn)排氣系統(tǒng)用于調(diào)整爐體內(nèi)部的燃燒氣氛及壓力，數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)用于采集爐體內(nèi)部的燃燒參數(shù)，使得通過(guò)簡(jiǎn)單操作即可改變?nèi)剂先紵h(huán)境的氣體成 分，并通過(guò)計(jì)算機(jī)與壓力控制器精確控制調(diào)節(jié)爐體內(nèi)部的壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料在不同氣氛及 壓力下燃燒特性的研究，從而為探究燃料燃燒機(jī)理提供了基礎(chǔ)；同時(shí)，可以測(cè)得燃料的溫度 變化、環(huán)境壓力變化及煙氣成分，從而對(duì)研究燃料燃燒機(jī)理及應(yīng)用具有重要意義。
[0019] (2)本發(fā)明的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，原理 簡(jiǎn)單，便于推廣使用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明中爐體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明中樣品推送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明：
[0024] 1、內(nèi)管；2、外管；3、耐火隔熱層；4、窺視窗；5、保溫蓋；6、加熱絲；7-1、樣品測(cè)溫 熱電偶；7-2、爐膛測(cè)溫?zé)犭娕迹?、煙氣采樣管；9、壓力傳感器；10、進(jìn)氣管道；11、出氣管道； 12、閥門；13、溫度數(shù)據(jù)采集器；14、溫度控制器；15、壓力數(shù)據(jù)采集器；16、煙氣分析儀；17、 計(jì)算機(jī)；18、氣體鋼瓶；19、念'封堵頭；20、固定檢；21、念'封圈；22、樣品推送桿；23、手柄； 24、熱電偶冷端；25、第一密封法蘭；26、第二密封法蘭；27、壓力控制器。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視 裝置，主要由爐體、樣品推送裝置、進(jìn)排氣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。如圖2所示，本實(shí)施 例中的爐體包括內(nèi)管1、外管2、耐火隔熱層3、窺視窗4、保溫蓋5、加熱絲6、固定栓20、第一 密封法蘭25和第二密封法蘭26,其中：所述的內(nèi)管1和外管2同軸設(shè)置，在爐體的兩端部 分別安裝有第一密封法蘭25和第二密封法蘭26,內(nèi)管1與外管2之間形成的環(huán)形空腔為 加熱腔，該加熱腔中均勻分布有6根加熱絲6,且窺視窗4位于相鄰兩根加熱絲6的間隙位 置，加熱絲6的直徑為7mm，所述的加熱絲5為鎳鉻絲，且加熱絲6為螺旋彈簧狀，該加熱絲 6沿內(nèi)管1中心軸的長(zhǎng)度方向設(shè)置，且加熱絲6的兩端各自固定在第一密封法蘭25和第二 密封法蘭26上。在外管2的外周設(shè)置有耐火隔熱層3,所述的耐火隔熱層3上設(shè)置有窺視 窗4,該窺視窗4采用直徑為8cm的圓形耐熱玻璃，所述的窺視窗4上設(shè)有保溫蓋5,在保溫 蓋5的邊緣設(shè)置有固定栓20,該固定栓20與耐火隔熱層3上設(shè)置的孔配合連接，可通過(guò)旋 轉(zhuǎn)開(kāi)啟和關(guān)閉保溫蓋5,本實(shí)施例中設(shè)置耐火隔熱層3,爐體的保溫效果好，且窺視窗4上設(shè) 有保溫蓋5,在不觀察時(shí)蓋上保溫蓋5,可以減少爐體的散熱損失。本實(shí)施例中窺視窗4位 于相鄰兩根加熱絲6的間隙位置，不會(huì)因加熱絲6發(fā)熱發(fā)亮而遮擋視線，且窺視窗4與耐火 隔熱層3通過(guò)關(guān)節(jié)軸承活動(dòng)連接，窺視窗4外部安裝有CCD高速攝像機(jī)，可在一定范圍內(nèi)旋 轉(zhuǎn)窺視窗4,方便調(diào)整觀察角度，從而可以清楚地觀察加熱的樣品情況、各熱電偶的位置及 操作過(guò)程等。
[0028] 樣品推送裝置安裝于爐體的第一密封法蘭25,該樣品推送裝置用于將固體燃料送 入爐體的內(nèi)部并采集固體燃料燃燒溫度，樣品推送裝置的結(jié)構(gòu)如圖3所示。具體在本實(shí)施 例中的樣品推送裝置包括密封堵頭19、密封圈21、樣品推送桿22和手柄23,其中：在第一 密封法蘭25的中心位置開(kāi)設(shè)有樣品推送孔，該樣品推送孔內(nèi)安裝有密封堵頭19,該密封堵 頭19通過(guò)密封圈21密封固定，在上述的密封堵頭19的內(nèi)部開(kāi)設(shè)有通孔，在該通孔內(nèi)安裝 有樣品推送桿22,所述的樣品推送桿22伸入爐體內(nèi)部的一端設(shè)置有固體燃料放置槽，樣品 推送桿22的另一端安裝有手柄23,樣品推送桿22通過(guò)控制手柄23將固體燃料送入爐體的 內(nèi)部；在固體燃料放置槽內(nèi)安放有樣品測(cè)溫?zé)犭娕?-1，該樣品測(cè)溫?zé)犭娕?-1的連接導(dǎo)線 穿過(guò)樣品推送桿22的內(nèi)部連接至熱電偶冷端24。
[0029] 進(jìn)排氣系統(tǒng)安裝于爐體的第一密封法蘭25和第二密封法蘭26上，該進(jìn)排氣系統(tǒng) 用于調(diào)整爐體內(nèi)部的燃燒氣氛及壓力。具體在本實(shí)施例中的進(jìn)排氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣管道10、 出氣管道11、閥門12、氣體鋼瓶18和壓力控制器27,其中：所述的進(jìn)氣管道10的一端與氣 體鋼瓶18相連接，進(jìn)氣管道10的另一端與第二密封法蘭26相連并與爐體內(nèi)部相連通，該 進(jìn)氣管道10上安裝有壓力控制器27 ;所述的出氣管道11的一端與第一密封法蘭25相連 并與爐體內(nèi)部相連通，該出氣管道11上安裝有閥門12。本實(shí)施例中的氣體鋼瓶18盛裝有 高壓C0 2氣體。
[0030] 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別與進(jìn)排氣系統(tǒng)、樣品推送裝置相連，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集 爐體內(nèi)部的燃燒參數(shù)，可以實(shí)時(shí)記錄及顯示燃料燃燒的溫度變化、煙氣成分、及裝置內(nèi)部壓 力變化等數(shù)據(jù)信息。具體在本實(shí)施例中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括爐膛測(cè)溫?zé)犭娕?-2、溫度數(shù)據(jù) 采集器13、溫度控制器14、壓力傳感器9、壓力數(shù)據(jù)采集器15、煙氣采樣管8、煙氣分析儀16 和計(jì)算機(jī)17,其中：所述的爐膛測(cè)溫?zé)犭娕?-2安裝于爐體的內(nèi)部，該爐膛測(cè)溫?zé)犭娕?-2 與溫度數(shù)據(jù)采集器13相連接，樣品測(cè)溫?zé)犭娕?-1也與溫度數(shù)據(jù)采集器13相連接，樣品測(cè) 溫?zé)犭娕?-1用于采集固體燃料燃燒溫度，爐膛測(cè)溫?zé)犭娕?-2用于采集爐體的內(nèi)部溫度； 加熱絲6的兩端均與溫度控制器14相連接，該溫度控制器14通過(guò)調(diào)整加熱絲6的功率控 制爐體的內(nèi)部溫度；煙氣采樣管8的入口端安裝于爐體的內(nèi)部，該煙氣采樣管8穿過(guò)第二 密封法蘭26連接至煙氣分析儀16 ;壓力傳感器9的檢測(cè)端安裝于爐體的內(nèi)部，該壓力傳感 器9的信號(hào)連接線穿過(guò)第二密封法蘭26連接至壓力數(shù)據(jù)采集器15,上述的壓力數(shù)據(jù)采集器 15、煙氣分析儀16、溫度控制器14、溫度數(shù)據(jù)采集器13均與計(jì)算機(jī)17相連接，進(jìn)氣管道10 上的壓力控制器27也與計(jì)算機(jī)17相連接，因此可以通過(guò)壓力數(shù)據(jù)采集器15和壓力控制器 27準(zhǔn)確控制爐體內(nèi)的壓力。本實(shí)施例中應(yīng)用爐膛測(cè)溫?zé)犭娕?-2和溫度控制器14綜合使 用，可以實(shí)現(xiàn)爐體溫度的精密控制，保證爐體內(nèi)溫度的恒定，而且檢測(cè)的爐體的內(nèi)部溫度通 過(guò)計(jì)算機(jī)17顯示，可以讀取溫度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示和記錄，方便準(zhǔn)確。為了保證整個(gè)裝置的密 封性，第一密封法蘭25和第二密封法蘭26的材質(zhì)為不銹鋼材料，煙氣采樣管8、壓力傳感器 9信號(hào)連接線、進(jìn)氣管道10穿過(guò)第二密封法蘭26處均設(shè)置有密封圈21，出氣管道11、爐膛 測(cè)溫?zé)犭娕?-2穿過(guò)第一密封法蘭25處均設(shè)置有密封圈21 ;且加熱絲6的兩端各自固定 在第一密封法蘭25和第二密封法蘭26的位置也通過(guò)密封圈21密封固定。
[0031] 使用時(shí)，稱量lg的50nm鋁粉，將其置于樣品推送桿22前端的固體燃料放置槽內(nèi)， 使得樣品測(cè)溫?zé)犭娕?-1完全埋入鋁粉樣品內(nèi)。迅速將樣品推送到爐體內(nèi)部，并通過(guò)密封 堵頭19將燃料樣品密封固定于爐膛內(nèi)；然后緩慢打開(kāi)C0 2氣體鋼瓶18,當(dāng)煙氣分析儀16顯 示〇2含量接近為零時(shí)關(guān)閉出氣管道11并將壓力控制器27設(shè)定壓力為0· 5MPa，待壓力穩(wěn)定 后，使用計(jì)算機(jī)17對(duì)溫度控制器14進(jìn)行升溫調(diào)節(jié)，以15K/s的升溫速率對(duì)爐膛進(jìn)行升溫， 并使用C⑶高速攝像機(jī)通過(guò)窺視窗4對(duì)樣品的燃燒火焰?zhèn)鞑ゼ靶蚊策M(jìn)行記錄。溫度數(shù)據(jù)采 集器13對(duì)樣品測(cè)溫?zé)犭娕?-1及爐膛測(cè)溫?zé)犭娕?-2的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，計(jì)算機(jī)17對(duì)溫度 數(shù)據(jù)采集器13、壓力數(shù)據(jù)采集器15和煙氣分析儀16的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。本實(shí)施例可以對(duì)納 米鋁粉燃料在〇. 5MPa的C02環(huán)境氣氛中的著火溫度、最高溫度、火焰形貌及產(chǎn)物中C0含量 進(jìn)行研究，并將燃燒產(chǎn)物置于掃描電鏡（SEM)、透射電鏡（TEM)以及X射線衍射（XRD)等下 進(jìn)行觀察分析，從而可以研究50nm鋁粉在C0 2中的燃燒機(jī)理。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] 本實(shí)施例的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，其基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例 1，不同之處在于：在內(nèi)管1與外管2之間的環(huán)形加熱腔中均勻分布有4根加熱絲6,加熱絲 6的直徑為8mm，窺視窗4米用直徑為10cm的圓形耐熱玻璃，且使用氦氣（Ar)鋼瓶作為氣 體鋼瓶18與進(jìn)氣管道10進(jìn)行連接。
[0034] 使用時(shí)，分別稱量lg的含有0%、2%、4%、6%、8%高氯酸銨仏?）的鋁/水基高 能燃料，將其置于樣品推送桿22前端的固體燃料放置槽內(nèi)，使得樣品測(cè)溫?zé)犭娕?-1完全 埋入樣品內(nèi)。迅速將樣品推送到爐體內(nèi)部，并通過(guò)密封堵頭19將燃料樣品密封固定于爐膛 內(nèi)；然后緩慢打開(kāi)Ar氣體鋼瓶18,當(dāng)煙氣分析儀16顯示0 2含量接近為零時(shí)關(guān)閉氣體鋼瓶 18和出氣管道11，以15K/s的升溫速率對(duì)爐膛進(jìn)行升溫，并使用(XD高速攝像機(jī)通過(guò)窺視 窗4對(duì)樣品的燃燒火焰?zhèn)鞑ゼ靶蚊策M(jìn)行記錄。溫度數(shù)據(jù)采集器13對(duì)樣品測(cè)溫?zé)犭娕?-1 及爐膛測(cè)溫?zé)犭娕?-2的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，計(jì)算機(jī)17對(duì)溫度數(shù)據(jù)采集器13、壓力數(shù)據(jù)采集器 15和煙氣分析儀16的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。本實(shí)施例可以對(duì)不同含量高氯酸銨添加劑的鋁/水 基高能燃料在一個(gè)大氣壓的Ar環(huán)境氣氛中的著火溫度、最高溫度、火焰形貌進(jìn)行研究，并 對(duì)爐膛內(nèi)壓力變化進(jìn)行換算，并對(duì)燃料燃燒產(chǎn)物分別進(jìn)行掃描電鏡（SEM)、透射電鏡（TEM) 以及X射線衍射（XRD)等下觀察分析，可以得出添加劑對(duì)鋁/水基高能燃料燃燒特性、比沖 及相關(guān)機(jī)理，為研究鋁/水基高能燃料的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
[0035] 實(shí)施例3
[0036] 本實(shí)施例的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，其基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例 1，不同之處在于：在內(nèi)管1與外管2之間的環(huán)形加熱腔中均勻分布有10根加熱絲6,加熱 絲6的直徑為6mm，窺視窗4米用直徑為6cm的圓形耐熱玻璃，且使用氦氣（Ar)鋼瓶作為氣 體鋼瓶18與進(jìn)氣管道10進(jìn)行連接。
[0037] 使用時(shí)，稱取lg的鋁/水基高能燃料，將其置于樣品推送桿22前端的固體燃料放 置槽內(nèi)，使得樣品測(cè)溫?zé)犭娕?-1完全埋入樣品內(nèi)。迅速將樣品推送到爐體內(nèi)部，并通過(guò)密 封堵頭19將燃料樣品密封固定于爐膛內(nèi)；然后緩慢打開(kāi)Ar氣體鋼瓶18,當(dāng)煙氣分析儀16 顯示〇2含量接近為零時(shí)關(guān)閉出氣管道11，并將壓力控制器27分別設(shè)定為0. lMPa、0. 5MPa、 1. 0MPa、l. 5MPa、2. OMPa，以20K/s的升溫速率對(duì)爐膛進(jìn)行升溫，并使用C⑶高速攝像機(jī)通過(guò) 窺視窗4對(duì)樣品的燃燒火焰?zhèn)鞑ゼ靶蚊策M(jìn)行記錄。溫度數(shù)據(jù)采集器13對(duì)樣品測(cè)溫?zé)犭娕?7-1及爐膛測(cè)溫?zé)犭娕?-2的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，計(jì)算機(jī)17對(duì)溫度數(shù)據(jù)采集器13、壓力數(shù)據(jù)采 集器15和煙氣分析儀16的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。本實(shí)施例可以對(duì)不同壓力下的鋁/水基高能燃 料在惰性氣體環(huán)境下的著火溫度、最高溫度、火焰形貌進(jìn)行研究，并對(duì)爐膛內(nèi)壓力變化進(jìn)行 換算，并對(duì)燃料燃燒產(chǎn)物分別進(jìn)行掃描電鏡（SEM)、透射電鏡（TEM)以及X射線衍射（XRD) 等下觀察分析，可以探究壓力因素對(duì)鋁/水基高能燃料燃燒及比沖的影響機(jī)理，并通過(guò)計(jì) 算擬合得到壓力對(duì)燃料燃燒特性的影響指數(shù)。
[0038] 以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所 示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案 相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，包括爐體，其特征在于，還包括樣品 推送裝置、進(jìn)排氣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中： 所述的爐體包括內(nèi)管（1)、外管（2)、耐火隔熱層（3)、窺視窗（4)、保溫蓋（5)、加熱絲 (6)、固定栓（20)、第一密封法蘭（25)和第二密封法蘭（26)，其中：所述的內(nèi)管（1)和外管 (2)同軸設(shè)置，在爐體的兩端部分別安裝有第一密封法蘭（25)和第二密封法蘭（26)，內(nèi)管 (1)與外管（2)之間形成的環(huán)形空腔為加熱腔，該加熱腔中設(shè)置有四根或四根以上的加熱 絲（6)，該加熱絲（6)沿內(nèi)管（1)中心軸的長(zhǎng)度方向設(shè)置，且加熱絲￠)的兩端各自固定在 第一密封法蘭（25)和第二密封法蘭（26)上；在外管（2)的外周設(shè)置有耐火隔熱層（3)，所 述的耐火隔熱層（3)上設(shè)置有窺視窗（4)，該窺視窗（4)采用直徑為6?10cm的圓形耐熱 玻璃，所述的窺視窗（4)上設(shè)有保溫蓋（5)，在保溫蓋（5)的邊緣設(shè)置有固定栓（20)，該固 定栓（20)與耐火隔熱層（3)上設(shè)置的孔配合連接； 所述的樣品推送裝置安裝于爐體的第一密封法蘭（25)，該樣品推送裝置用于將固體燃 料送入爐體的內(nèi)部并采集固體燃料燃燒溫度； 所述的進(jìn)排氣系統(tǒng)安裝于爐體的第一密封法蘭（25)和第二密封法蘭（26)上，該進(jìn)排 氣系統(tǒng)用于調(diào)整爐體內(nèi)部的燃燒氣氛及壓力； 所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別與進(jìn)排氣系統(tǒng)、樣品推送裝置相連，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采 集爐體內(nèi)部的燃燒參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，其特征在 于：所述的樣品推送裝置包括密封堵頭（19)、密封圈（21)、樣品推送桿（22)和手柄（23)， 其中：在第一密封法蘭（25)的中心位置開(kāi)設(shè)有樣品推送孔，該樣品推送孔內(nèi)安裝有密封堵 頭（19)，該密封堵頭（19)通過(guò)密封圈（21)密封固定，在上述的密封堵頭（19)的內(nèi)部開(kāi)設(shè) 有通孔，在該通孔內(nèi)安裝有樣品推送桿（22)，所述的樣品推送桿（22)伸入爐體內(nèi)部的一端 設(shè)置有固體燃料放置槽，樣品推送桿（22)的另一端安裝有手柄（23)，樣品推送桿（22)通過(guò) 控制手柄（23)將固體燃料送入爐體的內(nèi)部；在固體燃料放置槽內(nèi)安放有樣品測(cè)溫?zé)犭娕?(7-1)，該樣品測(cè)溫?zé)犭娕迹?-1)的連接導(dǎo)線穿過(guò)樣品推送桿（22)的內(nèi)部連接至熱電偶冷 端（24)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，其特征在 于：所述的進(jìn)排氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣管道（10)、出氣管道（11)、閥門（12)、氣體鋼瓶（18)和壓 力控制器（27)，其中：所述的進(jìn)氣管道（10)的一端與氣體鋼瓶（18)相連接，進(jìn)氣管道（10) 的另一端與第二密封法蘭（26)相連并與爐體內(nèi)部相連通，該進(jìn)氣管道（10)上安裝有壓力 控制器（27);所述的出氣管道（11)的一端與第一密封法蘭（25)相連并與爐體內(nèi)部相連 通，該出氣管道（11)上安裝有閥門（12)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，其特征在 于：所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括爐膛測(cè)溫?zé)犭娕迹?-2)、溫度數(shù)據(jù)采集器（13)、溫度控制器 (14)、壓力傳感器（9)、壓力數(shù)據(jù)采集器（15)、煙氣采樣管（8)、煙氣分析儀（16)和計(jì)算機(jī) (17)，其中：所述的爐膛測(cè)溫?zé)犭娕迹?-2)安裝于爐體的內(nèi)部，該爐膛測(cè)溫?zé)犭娕迹?-2)與 溫度數(shù)據(jù)采集器（13)相連接，樣品測(cè)溫?zé)犭娕迹?-1)也與溫度數(shù)據(jù)采集器（13)相連接，樣 品測(cè)溫?zé)犭娕迹?-1)用于采集固體燃料燃燒溫度，爐膛測(cè)溫?zé)犭娕迹?-2)用于采集爐體的 內(nèi)部溫度；加熱絲（6)的兩端均與溫度控制器（14)相連接，該溫度控制器（14)通過(guò)調(diào)整加 熱絲（6)的功率控制爐體的內(nèi)部溫度；煙氣采樣管（8)的入口端安裝于爐體的內(nèi)部，該煙氣 采樣管（8)穿過(guò)第二密封法蘭（26)連接至煙氣分析儀（16);壓力傳感器（9)的檢測(cè)端安 裝于爐體的內(nèi)部，該壓力傳感器（9)的信號(hào)連接線穿過(guò)第二密封法蘭（26)連接至壓力數(shù)據(jù) 采集器（15)，上述的壓力數(shù)據(jù)采集器（15)、煙氣分析儀（16)、溫度控制器（14)、溫度數(shù)據(jù)采 集器（13)均與計(jì)算機(jī)（17)相連接，進(jìn)氣管道（10)上的壓力控制器（27)也與計(jì)算機(jī)（17) 相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，其特征在 于：所述的加熱絲（6)為螺旋彈簧狀，在內(nèi)管（1)與外管（2)之間的環(huán)形加熱腔中均勻分布 有4?10根加熱絲￠)，且窺視窗（4)位于相鄰兩根加熱絲￠)的間隙位置，加熱絲（6)的 直徑為6?8mm,所述的加熱絲（5)為鎳鉻絲。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于固體燃料燃燒機(jī)理研究的可視裝置，其特征在 于：所述的第一密封法蘭（25)和第二密封法蘭（26)的材質(zhì)為不銹鋼材料，煙氣采樣管 (8)、壓力傳感器（9)信號(hào)連接線、進(jìn)氣管道（10)穿過(guò)第二密封法蘭（26)處均設(shè)置有密封 圈（21)，出氣管道（11)、爐膛測(cè)溫?zé)犭娕迹?-2)穿過(guò)第一密封法蘭（25)處均設(shè)置有密封圈 (21)。
【文檔編號(hào)】G01N25/26GK104089976SQ201410326059
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】朱寶忠, 李 浩, 孫運(yùn)蘭, 孫華建, 孫蓉, 堵同寬, 劉永午 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)