技術領域

本發(fā)明具體涉及熱物理技術領域，具體涉及一種側噴加能式熱流系統(tǒng)。

背景技術：

在汽車排氣系統(tǒng)開發(fā)過程中，需要考慮其熱疲勞問題。通常采用熱流系統(tǒng)產(chǎn)生熱氣流，然后將熱氣流通入排氣系統(tǒng)進行熱疲勞試驗。目前市面上的熱流系統(tǒng)主要有兩種類型：電熱式熱流系統(tǒng)和燃氣發(fā)生器熱流系統(tǒng)。電熱式熱流系統(tǒng)優(yōu)點是技術成熟，安全可靠。缺點是氣流溫度上限相對較低，長時間運行的最高安全溫度一般不超過800℃。然而汽車發(fā)動機高轉速時排氣溫度可以超過1000℃。燃氣發(fā)生器式熱流系統(tǒng)優(yōu)點是氣流速度和最高溫度相對較高，長時間運行最高溫度可以超過1000℃，但設備成本較高，技術復雜，目前主要依靠進口。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的問題，提供一種成本低、安全可靠、溫度上限較高的側噴加能式熱流系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種側噴加能式熱流系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生氣流的羅茨風機、與所述羅茨風機連接用于將所述羅茨風機所產(chǎn)生的氣流進行加熱的電熱系統(tǒng)、用于將所述電熱系統(tǒng)加熱的熱氣流輸送給試驗部件的輸送管道，所述輸送管道的兩端部分別與所述電熱系統(tǒng)的出口和所述試驗部件連接，所述側噴加能式熱流系統(tǒng)還包括連接在所述輸送管道上用于產(chǎn)生側向燃氣射流的側噴加能裝置、連接在所述輸送管道上用于將所述側噴加能裝置產(chǎn)生的燃氣射流與所述電熱系統(tǒng)輸出的熱氣流進行混合的氣體混合器，沿氣流流動方向，所述氣體混合器設置在所述側噴加能裝置的下游位置。

優(yōu)選地，所述側噴加能裝置包括天然氣射流裝置和用于將所述天然氣射流裝置所產(chǎn)生的天然氣射流點燃形成燃氣射流的點火器，所述天然氣射流裝置通過燃氣管連接在所述點火器上。

進一步地，所述點火器包括點火燃燒室、設置在所述點火燃燒室上的點火管，所述燃氣管連接在所述點火燃燒室上，所述點火燃燒室與所述輸送管道連通。

更進一步地，所述點火燃燒室的內(nèi)腔具有至少一處截面變化處，在至少一處所述截面變化處形成天然氣射流的的回流渦。

一種具體的實施方式，所述點火燃燒室呈階梯型結構。

進一步地，所述側噴加能裝置還包括用于調節(jié)所述側噴加能裝置所產(chǎn)生的燃氣射流的流量大小的調節(jié)閥門，所述調節(jié)閥門設置在所述天然氣射流裝置或所述燃氣管上。

優(yōu)選地，所述氣體混合器包括具有中空腔體的殼體、設置在所述殼體上的輸入口和輸出口、位于所述中空腔體中的至少一個隔板，至少一個所述隔板將所述中空腔體分隔成多個依次相鄰的腔室，多個所述腔室之間通過設置在所述隔板上的多個通孔連通，多個腔室及多個通孔均形成用于混合所述側噴加能裝置產(chǎn)生的燃氣射流與所述電熱系統(tǒng)輸出的熱氣流的氣體混合腔，所述輸入口和所述輸出口分別連通位于首尾的兩個所述腔室。

進一步地，所述輸入口和所述輸出口分別位于所述隔板長度方向上的兩端部，多個所述通孔均設置在所述隔板靠近所述輸入口的一端部且不超過所述隔板的長度方向上的中心位置。

進一步地，多個所述通孔沿所述隔板的長度方向和寬度方向間隔均布分布。

進一步地，多個所述通孔的總面積大于所述輸入口和所述輸出口的面積。

由于上述技術方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明的側噴加能式熱流系統(tǒng)通過在現(xiàn)有技術中的電熱式熱流系統(tǒng)中設置側噴加能裝置和氣體混合器，可使通入排氣系統(tǒng)進行熱疲勞試驗的熱氣流的溫度提高，且該設備結構簡單，成本低。

附圖說明

附圖1為現(xiàn)有技術中電熱式熱流系統(tǒng)的結構示意圖；

附圖2為本發(fā)明的側噴加能式熱流系統(tǒng)的結構示意圖；

附圖3為本發(fā)明的點火器的結構示意圖；

附圖4為本發(fā)明的氣體混合器的結構示意圖。

其中：1、羅茨風機；2、電熱系統(tǒng)；3、輸送管道；4、側噴加能裝置；41、點火器；411、點火燃燒室；412、點火管；42、燃氣管；5、氣體混合器；51、殼體；52、輸入口；53、輸出口；54、隔板；541、通孔。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例來對本發(fā)明的技術方案作進一步的闡述。

圖1為現(xiàn)有技術中的電熱式熱流系統(tǒng)，主要包括羅茨風機1和電熱系統(tǒng)2、輸送管道3，電熱系統(tǒng)2的進口與羅茨風機1的出口相連接，輸送管道3的兩端部分別與電熱系統(tǒng)2的出口和試驗部件連接。羅茨風機1用于產(chǎn)生一定流速和風壓的氣流，經(jīng)過電熱系統(tǒng)2加熱升溫形成熱氣流，熱氣流通過輸送管道3輸送給試驗部件。

受到電熱系統(tǒng)2的零部件所能承受的溫度限制，電加熱產(chǎn)生的熱氣流溫度上限一般不超過1000℃。為了提升熱氣流溫度上限，本發(fā)明的側噴加能式熱流系統(tǒng)在現(xiàn)有技術的電熱式熱流系統(tǒng)的的輸送管道3上連接一側噴加能裝置4和氣體混合器5，沿氣流流動方向，將氣體混合器5設置在側噴加能裝置4的下游，如圖2所示。側噴加能裝置4用于產(chǎn)生側向燃氣射流，氣體混合器5用于將側噴加能裝置4產(chǎn)生的燃氣射流與電熱系統(tǒng)2輸出的熱氣流進行混合，混合均勻后由輸送管道3輸送給試驗部件。

側噴加能裝置4包括天然氣射流裝置和點火器41，天燃氣射流裝置用于產(chǎn)生天然氣射流，天燃氣射流裝置與點火器41通過燃氣管42連通，點火器41將天然氣射流裝置所產(chǎn)生的天然氣射流點燃形成燃氣射流。

如圖3所示，點火器41包括點火燃燒室411、設置在點火燃燒室411上的點火管412，燃氣管42連接在點火燃燒室411上，點火燃燒室411與輸送管道3連通。天燃氣射流裝置產(chǎn)生的天然氣射流經(jīng)燃氣管42進入到點火燃燒室411中，引燃點火管412后，以此火焰點燃進入點火燃燒室411中的天然氣射流，形成燃氣射流，然后經(jīng)點火燃燒室411的出口再經(jīng)輸送管道3進入到氣體混合器5中。

由于輸送管道3內(nèi)氣流流速較大，火焰很容易被吹熄滅，因此，在點火燃燒室411中設置有至少一處截面變化處，在該截面變化處可形成天然氣射流的回流渦，由于回流渦處的氣流流速較低，火焰不易被熄滅，從而可使天然氣射流被點燃。本實施例中，點火燃燒室411整體呈階梯型結構，具體的，點火燃燒室411由三個直徑不同的圓柱形腔體依次連接形成。

為調節(jié)側噴加能裝置4所產(chǎn)生的燃氣射流的流量大小，側噴加能裝置4還包括調節(jié)閥門，調節(jié)閥門可設置在天燃氣射流裝置上，或者設置在燃氣管42上。

如圖4所示，氣體混合器5包括具有中空腔體的殼體51、設置在殼體51上的輸入口52和輸出口53、位于中空腔體中的至少一個隔板54，輸送管道3分別連接在輸入口52和輸出口53處，至少一個隔板54將中空腔體分隔成多個依次相鄰的腔室，每個隔板54上均設有多個通孔541，優(yōu)選多個通孔541沿隔板54的長度方向和寬度方向間隔均布分布，各個腔室之間通過設置在隔板54上的多個通孔541連通，多個腔室及位于隔板54上的多個通孔541均形成混合側噴加能裝置4產(chǎn)生的燃氣射流與電熱系統(tǒng)2輸出的熱氣流的氣體混合腔，輸入口52和輸出口53分別連通位于首尾的兩個腔室，這樣，側噴加能裝置4產(chǎn)生的燃氣射流與電熱系統(tǒng)1輸出的熱氣流都經(jīng)輸入口52進入到氣體混合器5中，然后沿氣流流動方向依次在各個氣體混合腔中對燃氣射流和熱氣流進行混合，經(jīng)多次混合后形成均勻的混合氣流然后經(jīng)輸出口53輸出。本實施例中，在殼體51的中空腔體中設有一塊隔板54，這一塊隔板54將殼體51的內(nèi)腔分隔成兩個腔室，共形成三個氣體混合腔。

為使得氣流混合效果更好，殼體51上的輸入口52和輸出口53分別位于殼體51的長度方向上的兩端部，且隔板54的長度延伸方向與殼體51的長度延伸方向相同，即輸入口52和輸出口53分別位于隔板54的長度方向上的兩端部，多個通孔541均設置在隔板54的靠近輸入口52的一端部，且不超過隔板54的長度方向上的中心位置。

多個通孔541的總面積不小于輸入口52和輸出口53的面積，這樣可避免氣流在進入氣體混合器5中后產(chǎn)生壓力損失。

本發(fā)明的側噴加能式熱流系統(tǒng)工作時，羅茨風機1產(chǎn)生一定流速和風壓的氣流，經(jīng)過電熱系統(tǒng)2加熱升溫形成熱氣流，熱氣流通過輸送管道3進入氣體混合器5中；同時，點火器41將天燃氣射流裝置產(chǎn)生的天然氣射流點燃形成燃氣射流后也經(jīng)輸送管道3進入氣體混合器5中，側噴加能裝置4產(chǎn)生的燃氣射流與電熱系統(tǒng)2輸出的熱氣流在氣體混合器5中經(jīng)多次混合使氣體混合均勻后，由輸送管道3輸送給試驗部件進行試驗。通過設置側噴加能裝置4，可使得進入試驗部件的熱氣流溫度升高，而且可通過調節(jié)側噴加能裝置4產(chǎn)生的天然氣的進氣量可調節(jié)最終進入試驗部件的熱氣流的溫度。

最終試驗用的熱氣流的熱能來自于電熱系統(tǒng)的加熱和天然氣射流的加熱。根據(jù)熱能資源的經(jīng)濟性和便利性可以靈活配比電加熱能量和天然氣射流加熱能量。當電能獲得較方便，價格較便宜時，可以主要以電加熱為主，天然氣射流加熱為輔。當天然氣獲得較方便，價格較便宜時，可以主要以天然氣射流加熱為主，電加熱為輔，或關閉電加熱系統(tǒng)。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。