液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置及其測(cè)量方法，該裝置包括本生燈燃燒器，本生燈燃燒器分別連接有測(cè)溫顯示器（熱電偶）、冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)和液體燃料蒸發(fā)系統(tǒng)，其中液體燃料蒸發(fā)系統(tǒng)通過(guò)橡皮管道與注射泵相連，冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)與外部空氣相通；本生燈燃燒器旁裝有火焰圖像采集與處理裝置。裝置簡(jiǎn)易、便于操作、成本低廉，有助于不同液體燃料燃燒特性的基礎(chǔ)對(duì)比，支撐噴霧燃燒系統(tǒng)的燃料快速選取。本實(shí)用新型的測(cè)量方法采用高速度的數(shù)字相機(jī)，連續(xù)拍攝火焰錐面，根據(jù)當(dāng)前混合氣速度，運(yùn)用火焰圖像余弦定理方法計(jì)算液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?，該方法是基于火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊亩x直接給出的方法，簡(jiǎn)單有效。
【專(zhuān)利說(shuō)明】液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及液體燃料氣相層流燃燒領(lǐng)域，具體是一種液體燃料氣相本生燈層 流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國(guó)以液體燃料為推進(jìn)劑的運(yùn)載工具保有量大幅增加，能源與環(huán)境問(wèn)已經(jīng) 成為人們的關(guān)注焦點(diǎn)。隨著液體燃料價(jià)格上漲，全球變暖以及其它一系列環(huán)境問(wèn)題日益突 出，必須對(duì)液體燃料的品質(zhì)進(jìn)行改造來(lái)滿足節(jié)能與環(huán)保的要求。對(duì)新型合成液體燃料燃燒 基礎(chǔ)研究有助于噴霧燃燒系統(tǒng)燃料的選取。研究液體燃料氣相層流燃燒的目的是了解液 體燃料反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性，液體燃料氣相層流火焰?zhèn)鞑ニ俣染褪墙y(tǒng)觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的體現(xiàn)，它 不僅在考察火焰穩(wěn)定性方面有很大實(shí)用意義，而且在研究傳播理論方面也具有很大理論價(jià) 值。
[0003] 迄今為止公布的文獻(xiàn)資料(論文、報(bào)告和專(zhuān)利）通過(guò)本生燈對(duì)層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊?研究主要集中在氣體燃料方面，液體燃料的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣戎饕ㄟ^(guò)定容燃燒彈試驗(yàn)裝 置進(jìn)行研究，定容燃燒彈試驗(yàn)裝置雖然能夠比較精確的測(cè)量層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊浣Y(jié)構(gòu)復(fù) 雜、成本高，不易實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型通過(guò)簡(jiǎn)易加熱裝置對(duì)液體燃料進(jìn)行蒸發(fā)、混合，獲得混 合燃?xì)猓旌先細(xì)饨?jīng)過(guò)出口直徑可變的本生燈燃燒器進(jìn)行燃燒，從而通過(guò)本生燈火焰法對(duì) 液體燃料氣相層流火焰?zhèn)鞑ニ俣冗M(jìn)行測(cè)量，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、操作簡(jiǎn)單、成本低廉；結(jié)合基 于數(shù)字圖像處理技術(shù)的非接觸式層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量方法，該系統(tǒng)具有測(cè)量精度高的特 點(diǎn)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供了一種液體燃料氣相本生燈層流火焰 傳播速度測(cè)量裝置。
[0005] 本實(shí)用新型包括本生燈燃燒器，本生燈燃燒器分別連接有測(cè)溫顯示器(熱電偶)、 冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)和液體燃料蒸發(fā)系統(tǒng)，其中液體燃料蒸發(fā)系統(tǒng)通過(guò)橡皮管道與注射泵相 連，冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)與外部空氣相通；本生燈燃燒器旁裝有火焰圖像采集與處理裝置。 [0006] 所述的冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)液體燃料蒸發(fā)管道以及與液體燃料蒸發(fā)管道連接的第 一點(diǎn)調(diào)壓器。
[0007] 所述的液體燃料蒸發(fā)管道傾斜放置，與水平面夾角為10-20°，從外到內(nèi)依次由保 溫陶瓷管、石英玻璃管、鎳鉻電加熱絲組成，其中鎳鉻電加熱絲采用螺旋線纏繞方式并采用 前密后疏的布置方式。
[0008] 所述的冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)包括依次連接的穩(wěn)壓立式儲(chǔ)氣罐、浮子流量計(jì)以及冷態(tài) 空氣加熱管道，其中穩(wěn)壓立式儲(chǔ)氣罐與外部空氣相通，冷態(tài)空氣加熱管道與本生燈燃燒器 相連，冷態(tài)空氣加熱管道還連接有第二電調(diào)壓器。
[0009] 所述的冷態(tài)空氣加熱管道從內(nèi)到外依次為加熱銅管中、石英玻璃管、保溫陶瓷管； 所述的浮子流量器空氣流量為OL/h?600L/h ;所述的第二電調(diào)壓器調(diào)壓范圍為0?250V。
[0010] 所述的本生燈燃燒器出口為螺旋可替換結(jié)構(gòu)，出口內(nèi)徑為5mm?15mm，不同出口 直徑間隔1mm。。 toon] 所述的火焰圖像采集與處理裝置包括高速攝像機(jī)以及與高速攝像機(jī)相連的計(jì)算 機(jī)8。
[0012] 所述的注射泵流量可控，最大燃燒流量為500ml/h。
[0013] 該裝置工作方法包括以下步驟：
[0014] 1)打開(kāi)注射泵，設(shè)定燃料流量；
[0015] 2)打開(kāi)液體燃料蒸發(fā)管道電源，選擇第一電調(diào)壓器電壓，調(diào)節(jié)液體燃料蒸發(fā)管道 內(nèi)的壓力；
[0016] 3)打開(kāi)空氣穩(wěn)壓立式儲(chǔ)氣灌，利用浮子流量計(jì)選擇空氣流量；
[0017] 4)打開(kāi)冷態(tài)空氣加熱管道電源，選擇第二電調(diào)壓器電壓，調(diào)節(jié)冷態(tài)空氣加熱管道 內(nèi)的壓力；
[0018] 5)使用電火花點(diǎn)火器點(diǎn)火，在本生燈出口形成穩(wěn)定的層流火焰鋒面；
[0019] 6)利用電子顯示器讀出本生燈層流火焰溫度，使其溫度穩(wěn)定，打開(kāi)高速相機(jī)捕獲 如圖4所示的本生燈出口層流火焰鋒面；
[0020] 7)對(duì)本生燈火焰圖像進(jìn)行包括圖像剪裁、灰度化、灰度拉伸、邊緣提取、二值化、 確定錐角、計(jì)算角度的批量處理；所述數(shù)字圖像處理程序采用分段線性灰度變換（GST)處 理技術(shù)對(duì)火焰圖像進(jìn)行灰度處理；采用Roberts邊緣檢測(cè)算法提取灰度圖像中火焰鋒面 信息，該法是一種利用局部差分算子尋找火焰鋒面邊緣算子，其火焰鋒面邊緣像素可表示

【權(quán)利要求】
1. 一種液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置，其特征在于：包括本生燈燃 燒器（5)，本生燈燃燒器（5)分別連接有測(cè)溫顯示器（6)、冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)和液體燃料蒸 發(fā)系統(tǒng)，其中液體燃料蒸發(fā)系統(tǒng)通過(guò)橡皮管道（2)與注射泵（1)相連，冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)與 外部空氣相通；本生燈燃燒器（5)旁裝有火焰圖像采集與處理裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置，其特征在 于：所述的冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)液體燃料蒸發(fā)管道（3)以及與液體燃料蒸發(fā)管道（3)連接的 第一點(diǎn)調(diào)壓器（4)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置，其特征在 于：所述的液體燃料蒸發(fā)管道（3)傾斜放置，與水平面夾角為10-20°，所述的液體燃料蒸 發(fā)管道（3)從外到內(nèi)依次由保溫陶瓷管、石英玻璃管、鎳鉻電加熱絲組成，其中鎳鉻電加熱 絲采用螺旋線纏繞方式并采用前密后疏的布置方式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置，其特征 在于：所述的冷態(tài)空氣加熱系統(tǒng)包括依次連接的穩(wěn)壓立式儲(chǔ)氣罐（12)、浮子流量計(jì)（11)以 及冷態(tài)空氣加熱管道（10)，其中穩(wěn)壓立式儲(chǔ)氣罐（12)與外部空氣相通，冷態(tài)空氣加熱管道 (10)與本生燈燃燒器（5)相連，冷態(tài)空氣加熱管道（10)還連接有第二電調(diào)壓器（9)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置，其特征在 于：所述的冷態(tài)空氣加熱管道（10)從內(nèi)到外依次為加熱銅管中、石英玻璃管、保溫陶瓷管； 所述的浮子流量器空氣流量為〇L/h?600L/h ;所述的第二電調(diào)壓器調(diào)壓范圍為0?250V。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置，其特征在 于：所述的本生燈燃燒器（5)出口為螺旋可替換結(jié)構(gòu)，出口內(nèi)徑為5mm?15mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置，其特征在 于：所述的火焰圖像采集與處理裝置包括高速攝像機(jī)（7)以及與高速攝像機(jī)（7)相連的計(jì) 算機(jī)（8)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量裝置，其特征在 于：所述的注射泵（1)流量可控，最大燃燒流量為500ml/h。
【文檔編號(hào)】G01N31/12GK204101526SQ201420281277
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】金仁瀚, 劉勇, 李鵬飛, 朱冬清, 王鎖芳 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)