液體燃料的激波管外霧化預(yù)混和進(jìn)氣新方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于液體燃料的激波管外霧化和預(yù)混進(jìn)氣的新方法。在基于激波管的碳?xì)淙剂先紵匦詫?shí)驗(yàn)中，碳?xì)淙剂吓c氧氣的充分預(yù)混以及將預(yù)混氣充入實(shí)驗(yàn)段一直是個(gè)難題，尤其是對(duì)于液體燃料來說，如何形成粒徑分布均勻的氣溶膠是個(gè)必須解決的問題。本發(fā)明的思路是首先利用超聲波霧化器將液體燃料霧化，然后在混氣罐內(nèi)利用風(fēng)扇將霧化的液體燃料與氧氣和載氣充分?jǐn)嚢杈鶆?，形成氣溶膠，而后打開混氣罐與激波管實(shí)驗(yàn)段之間的閘閥，將氣溶膠充入激波管實(shí)驗(yàn)段，最后關(guān)閉閘閥，完成點(diǎn)火特性實(shí)驗(yàn)。該方法可降低激波管實(shí)驗(yàn)中液體燃料預(yù)混和進(jìn)氣的難度，提高氣溶膠的均勻性，提高進(jìn)氣系統(tǒng)的密封性能，避免進(jìn)氣系統(tǒng)對(duì)激波管實(shí)驗(yàn)段流場的干擾。
【專利說明】
液體燃料的激波管外霧化預(yù)混和進(jìn)氣新方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于燃燒實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，是一種應(yīng)用于激波管的液體燃料管外霧化和預(yù)混新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳?xì)淙剂蟻碓磸V泛，能量密度高，也是目前航空飛行器最廣泛使用的燃料。對(duì)于燃燒這一階段，需要經(jīng)歷點(diǎn)火、火焰?zhèn)鞑ヒ约盎鹧娣€(wěn)定這幾個(gè)重要過程，通過實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段測(cè)量碳?xì)淙剂系狞c(diǎn)火延遲時(shí)間非常必要。
[0003]激波管是測(cè)量碳?xì)淙剂宵c(diǎn)火延遲時(shí)間的一種重要實(shí)驗(yàn)設(shè)備。其基本原理是利用正激波的入射和反射兩次壓縮實(shí)驗(yàn)段氣體，產(chǎn)生高溫高壓區(qū)域用于碳?xì)淙剂系狞c(diǎn)火。在該實(shí)驗(yàn)研究中，如何將碳?xì)淙剂吓c氧氣充分預(yù)混之后充入激波管實(shí)驗(yàn)段是一個(gè)必須解決的難題。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的徐勝利采用了一種結(jié)合超聲速噴嘴和活塞式的進(jìn)氣方案(廖欽.煤油及其裂解產(chǎn)物自點(diǎn)火現(xiàn)象的初步實(shí)驗(yàn)研究[D].安徽:中國科技大學(xué)，2009.)，其基本思想是利用超聲速剪切流將液體碳?xì)淙剂响F化至混氣罐內(nèi)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要的當(dāng)量比在混氣罐內(nèi)混合氧氣和載氣，最后利用活塞將預(yù)混氣體推入激波管實(shí)驗(yàn)段，活塞端面可作為入射激波的反射端面。斯坦福大學(xué)的Hanson研究組(Davidson D F ,Hanson R K.FundamentalKinetics Database Utilizing Shock Tube Measurements[Z].Mechanical EngineeringDepartment,Stanford University,Stanford,CA,2009)則利用了超聲波霧化器將液體碳?xì)淙剂响F化，進(jìn)氣的過程也采用了活塞的方法。
[0004]基于活塞的管外預(yù)混進(jìn)氣存在的主要問題是:
[0005](I)活塞前進(jìn)和后退速度較慢，降低實(shí)驗(yàn)效率。
[0006](2)活塞內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封圈在活塞運(yùn)動(dòng)過程中磨損較高，易老化，影響密封性會(huì)K。
[0007](3)活塞端面與激波管反射端面之間存在縫隙或者臺(tái)階，影響反射波特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于激波管實(shí)驗(yàn)的液體燃料預(yù)混與進(jìn)氣新方法。降低了目前激波管液體燃料預(yù)混與進(jìn)氣的復(fù)雜程度，解決了激波管反射端面容易產(chǎn)生干擾波的問題，可適用于多種液態(tài)和氣態(tài)碳?xì)淙剂系膶?shí)驗(yàn)工況，具有較強(qiáng)的通用性，提升了我國激波管研制的技術(shù)和工程應(yīng)用能力，更加便于測(cè)量碳?xì)淙剂宵c(diǎn)火燃燒特性，推進(jìn)了碳?xì)淙剂宵c(diǎn)火延遲時(shí)間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。
[0009]液體燃料的激波管外霧化預(yù)混和進(jìn)氣新方法，綜合運(yùn)用了超聲波霧化器、風(fēng)扇和丨同閥，其基本步驟是:
[0010](I)利用閘閥將激波管實(shí)驗(yàn)段和混氣罐隔離；(2)按照實(shí)驗(yàn)所需要的液體燃料種類和用量，利用超聲波霧化器將液體燃料霧化后充入混氣罐；(3)利用混氣罐內(nèi)的風(fēng)扇將霧化燃料、氧氣和載氣充分?jǐn)嚢杌旌闲纬删鶆虻臍馊苣z；(4)打開閘閥，利用風(fēng)扇或壓差將氣溶膠充入激波管實(shí)驗(yàn)段;(5)關(guān)閉閘閥，完成激波管內(nèi)的點(diǎn)火燃燒特性實(shí)驗(yàn)。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是:
[0012](I)閘閥既隔開了激波管實(shí)驗(yàn)段和混氣罐，又可以作為激波管內(nèi)入射激波的反射端面，密封性能強(qiáng)，且避免了干擾波的產(chǎn)生。
[0013](2)該方法可適用于多種液體燃料和氣體燃料的激波管外預(yù)混和進(jìn)氣，可用于不同尺寸、不同類型的激波管，兼容性強(qiáng)。
[0014](3)降低了激波管外預(yù)混和進(jìn)氣的實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜程度，提高了實(shí)驗(yàn)效率。
【附圖說明】
[0015]圖1為閘閥的結(jié)構(gòu)；
[0016]圖2為混氣罐的結(jié)構(gòu)；
[0017]圖3為閘閥與激波管和混氣罐管的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]該方法的實(shí)施過程主要包括設(shè)備安裝、燃料的霧化和預(yù)混、進(jìn)氣等。
[0019]設(shè)備安裝過程:通過過渡法蘭(6)，將閘閥(4)安裝在混氣罐(2)和激波管實(shí)驗(yàn)段
(5)之間，保證各個(gè)部件和系統(tǒng)整體的密封性能達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，關(guān)閉閘閥；
[0020]燃料的霧化和預(yù)混過程:首先將液態(tài)燃料注入燃料罐內(nèi)，利用超聲波霧化器(I)將其霧化，霧化的液體量由實(shí)驗(yàn)需要的當(dāng)量比和氣溶膠的量決定。然后向混氣罐內(nèi)充入氧氣和載氣，利用電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子，充分?jǐn)嚢韫迌?nèi)氣體形成氣溶膠。氣溶膠的粒徑分布通過預(yù)留在混氣罐上的測(cè)量孔(7)進(jìn)行測(cè)量。
[0021]進(jìn)氣過程:打開閘閥，通過混氣罐(2)與激波管間的壓力差或風(fēng)扇將氣溶膠充入激波管實(shí)驗(yàn)段(5)。關(guān)閉閘閥，完成點(diǎn)火燃燒實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于激波管的液體燃料管外預(yù)混和進(jìn)氣新方法，其特征在于: 該發(fā)明是一種將超聲波霧化器、風(fēng)扇和閘閥相結(jié)合的新型液體燃料激波管外預(yù)混和進(jìn)氣的方法:首先利用閘閥將激波管實(shí)驗(yàn)段和混氣罐隔離，利用超聲波霧化器將液體燃料霧化后充入混氣罐;然后利用混氣罐內(nèi)的風(fēng)扇將霧化燃料、氧氣和載氣充分?jǐn)嚢杌旌闲纬删鶆虻臍馊苣z，打開閘閥將氣溶膠充入激波管實(shí)驗(yàn)段;最后關(guān)閉閘閥，閘閥既隔開了激波管實(shí)驗(yàn)段和混氣罐，又可以作為激波管內(nèi)入射激波的反射端面。該方法可適用于多種液體燃料和氣體燃料的激波管外預(yù)混和進(jìn)氣。
【文檔編號(hào)】F23D11/40GK105953226SQ201610340980
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】王殿愷, 洪延姬, 趙文濤, 徐慶堯, 李蘭, 李倩
【申請(qǐng)人】中國人民解放軍裝備學(xué)院