一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，包括燃燒室，燃燒室的上部分是圓環(huán)形容器、下部分是圓錐形容器，所述圓環(huán)形容器包括外壁、內(nèi)壁、連接內(nèi)壁與外壁的上蓋和內(nèi)壁包圍的底蓋，圓環(huán)形容器外壁設(shè)置金屬噴嘴，圓環(huán)形容器內(nèi)壁設(shè)置水噴嘴，水噴嘴的位置與金屬噴嘴的位置相對應(yīng)，圓錐形容器的上部與圓環(huán)形容器的外壁下端對接，圓錐形容器的底部與噴管連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、可靠，可以克服金屬表面形成致密氧化膜而影響燃燒的缺點，可以通過渦流的剪切力持續(xù)減小融化的金屬液滴直徑，使未反應(yīng)的金屬表面暴露出來并與水反應(yīng)，以使金屬和水反應(yīng)能夠穩(wěn)定持續(xù)進行，提高金屬的燃燒效率。
【專利說明】一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種渦流燃燒裝置，尤其涉及一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，活潑金屬顆粒和水的反應(yīng)被引入到水下航行體推進裝置系統(tǒng)中。但國內(nèi)傳統(tǒng)的水下沖壓發(fā)動機的燃燒裝置的燃燒效率并不理想，試驗可以發(fā)現(xiàn)，有許多固體殘留在發(fā)動機內(nèi)部。導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因是金屬氧化物的產(chǎn)生，包裹在金屬顆粒表面阻止了燃燒繼續(xù)進行。傳統(tǒng)的發(fā)動機結(jié)構(gòu)不能很好地完成水蒸汽與金屬顆粒的接觸燃燒，大大降低了反應(yīng)速率，影響發(fā)動機性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了彌補現(xiàn)有水下發(fā)動機金屬與水反應(yīng)混合效率低，不能充分發(fā)揮其化學(xué)性能的缺點，而提供一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:包括燃燒室，燃燒室的上部分是圓環(huán)形容器、下部分是圓錐形容器，所述圓環(huán)形容器包括外壁、內(nèi)壁、連接內(nèi)壁與外壁的上蓋和內(nèi)壁包圍的底蓋，圓環(huán)形容器外壁設(shè)置金屬噴嘴，圓環(huán)形容器內(nèi)壁設(shè)置水噴嘴，水噴嘴的位置與金屬噴嘴的位置相對應(yīng)，圓錐形容器的上部與圓環(huán)形容器的外壁下端對接，圓錐形容器的底部與噴管連接。
[0005]本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0006]1.在圓錐形容器底部設(shè)置二次燃燒室，二次燃燒室外壁設(shè)置二次注水噴嘴，噴管與二次燃燒室的出口位置連接。
[0007]2.所述金屬噴嘴和水噴嘴是質(zhì)量流量控制噴嘴或在金屬噴嘴和水噴嘴前端設(shè)置質(zhì)量流量控制器。
[0008]3.至少有兩個所述金屬噴嘴和水噴嘴。
[0009]4.所述噴管是漸擴形狀。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的金屬粉末由中性氣體攜帶，可以通過調(diào)節(jié)噴嘴流量控制金屬粉末的流入質(zhì)量；金屬噴嘴和水噴嘴設(shè)置在同一切向的相應(yīng)位置，可以使得金屬粉末和水通過對沖接觸作用達到混合反應(yīng)劇烈區(qū)，本發(fā)明不僅可以延長燃料在燃燒器內(nèi)的滯留時間即延長金屬和水反應(yīng)時間，還可以通過對沖碰撞作用使金屬粉末燃料能夠和水充分混合進行充分的反應(yīng)。沖擊作用使得物質(zhì)之間相互碰撞摩擦，破壞了反應(yīng)過程中形成在金屬表面的氧化膜，使金屬區(qū)域暴露出來從而進一步和水劇烈燃燒，增強其燃燒特性。燃燒室的下部分是圓錐體，方便未發(fā)生反應(yīng)的金屬粉末進入二次燃燒室進行再一次燃燒，在二次燃燒室的靠上部位，有一個二次注水孔，目的是增加出口質(zhì)量流量，又使未完全燃燒的金屬粉末與二次注入的水進行充分反應(yīng)，增加能量利用率，從而提高燃料的作功能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的剖視圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
[0014]實施案例一:結(jié)合圖1，本發(fā)明的渦流燃燒裝置包括燃燒室3，燃燒室3的上部分是圓環(huán)形容器、下部分是圓錐形容器，所述圓環(huán)形容器包括外壁、內(nèi)壁、連接內(nèi)壁與外壁的上蓋7和內(nèi)壁包圍的底蓋8，圓環(huán)形容器外壁設(shè)置金屬噴嘴1，圓環(huán)形容器內(nèi)壁設(shè)置水噴嘴2，水噴嘴2的位置與金屬噴嘴I的位置相對應(yīng)，圓錐形容器的上部與圓環(huán)形容器的外壁下端對接，圓錐形容器的底部與噴管5連接，噴管5是漸擴形狀。所述上部分圓環(huán)形容器上端貫穿，也即內(nèi)壁和外壁之間設(shè)置有上蓋7，可以在圓環(huán)形內(nèi)壁圍成的中間空隙部分向水噴嘴2里注入水。金屬粉末從金屬噴嘴I由中性氣體攜帶進入圓環(huán)形容器3，水液滴通過水噴嘴2進入圓環(huán)形容器3，金屬流與水流互相沖刷，在圓環(huán)形容器3內(nèi)劇烈混合，并經(jīng)點火器點火引燃(這里未畫出點火器)。點燃后，混合的金屬粉末和水反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量高溫燃?xì)夂徒饘傺趸铮驗榻饘俜勰┦呛椭行詺怏w一起注入，使得金屬粉末噴嘴比水噴嘴注入的物質(zhì)多，速度更大，經(jīng)過對沖作用后，渦流燃燒器內(nèi)部氣流沿金屬噴嘴I流入方向形成渦流，這使金屬和水混合更加充分，同時延長反應(yīng)時間。噴管5可以使燃燒室內(nèi)壓力保持穩(wěn)定，燃?xì)獬隹谒俣鹊玫教岣摺?br> [0015]在本發(fā)明的實施過程中，在圓環(huán)形容器外壁、內(nèi)壁可以相對應(yīng)的設(shè)置多個金屬噴嘴I和水噴嘴2，使金屬粉末和水能夠更好的混合。所述的金屬噴嘴I和水噴嘴2是質(zhì)量流量控制噴嘴或在金屬噴嘴I和水噴嘴2上設(shè)置質(zhì)量流量控制器。
[0016]實施案例二:根據(jù)實施案例一所述的渦流燃燒裝置，在圓錐形容器底部設(shè)置二次燃燒室4，二次燃燒室4外壁設(shè)置二次注水噴嘴6，噴管5與二次燃燒室6的出口位置連接。
[0017]則在燃燒室發(fā)生反應(yīng)后的中性氣體和水蒸氣帶動未完全反應(yīng)的金屬顆粒會向噴管出口方向運動，首先進入二次燃燒室4，而在二次燃燒室4的靠上部位設(shè)置一個二次注水噴嘴6，則未反應(yīng)的未完全反應(yīng)的金屬顆粒與由二次注水噴嘴6注入的水進行二次燃燒，能源利用率增加，也提高了燃料的做功能力，使金屬和水反應(yīng)達到最佳比例，增加能量利用率，從而提高燃料的作功能力，既能得到最大的燃燒效率，又能產(chǎn)生最大的推力。二次燃燒室出口 4位置連接一噴管5，可以使燃燒器內(nèi)壓力保持穩(wěn)定，燃?xì)獬隹谒俣鹊玫教岣摺?br> 【權(quán)利要求】
1.一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，其特征在于:包括燃燒室，燃燒室的上部分是圓環(huán)形容器、下部分是圓錐形容器，所述圓環(huán)形容器包括外壁、內(nèi)壁、連接內(nèi)壁與外壁的上蓋和內(nèi)壁包圍的底蓋，圓環(huán)形容器外壁設(shè)置金屬噴嘴，圓環(huán)形容器內(nèi)壁設(shè)置水噴嘴，水噴嘴的位置與金屬噴嘴的位置相對應(yīng)，圓錐形容器的上部與圓環(huán)形容器的外壁下端對接，圓錐形容器的底部與噴管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，其特征在于:在圓錐形容器底部設(shè)置二次燃燒室，二次燃燒室外壁設(shè)置二次注水噴嘴，噴管與二次燃燒室的出口位置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，其特征在于:所述金屬噴嘴和水噴嘴是質(zhì)量流量控制噴嘴或在金屬噴嘴和水噴嘴前端設(shè)置質(zhì)量流量控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，其特征在于:至少有兩個所述金屬噴嘴和水噴嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，其特征在于:至少有兩個所述金屬噴嘴和水噴嘴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，其特征在于:所述噴管是漸擴形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，其特征在于:所述噴管是漸擴形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，其特征在于:所述噴管是漸擴形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種金屬和水反應(yīng)的渦流燃燒裝置，其特征在于:所述噴管是漸擴形狀。
【文檔編號】F02K7/10GK104047759SQ201410293383
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】劉平安, 趙 怡, 苗成林, 朱力, 鄒高萬, 王革 申請人:哈爾濱工程大學(xué)