專利名稱：脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，特別適用于Rijke型外部激勵聲場作用下的火焰動力學與污染物排放測試實驗。
背景技術：
目前，國內(nèi)外適用于聲場作用下火焰動力學與污染物排放研究的試驗臺，多數(shù)是通過外部激勵的方式實現(xiàn)在火焰中加入聲場的作用，其中使用到揚聲器作為聲場源，但由于揚聲器的存在，導致該聲場作用的波長不統(tǒng)一，產(chǎn)生的波形不單純，無法準確實現(xiàn)一定波長和振幅下聲場對火焰的作用。Rijke型熱聲振蕩裝置能提供大振幅聲場，為獲得火焰與非線性聲場相互作用行為創(chuàng)造了條件。Rijke型聲激勵裝置的發(fā)聲方式是通過熱聲轉化實現(xiàn)的，熱功率是原始的能量輸入方式，更容易獲得較大振蕩能量的聲場。根據(jù)Rijke管的聲學特性，聲腔處于共振狀態(tài)，是輸入能量和工質(zhì)的振蕩能量之間的轉化程度最大化。在現(xiàn)有的聲場作用下擴散/預混火焰的研究中，無法做到火焰動力學與污染物排放同時測量，且較難實現(xiàn)火焰動力學參數(shù)與污染物排放參數(shù)之間的同步，現(xiàn)有實驗研究中也較少出現(xiàn)Rijke型熱聲振蕩裝置內(nèi)火焰狀態(tài)變化的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對 目前的聲場作用下擴散/預混火焰的研究中無法做到火焰動力學與污染物排放同時測量，且較難實現(xiàn)火焰動力學參數(shù)與污染物排放參數(shù)之間的同步的問題，提出了一種結構合理、操作簡單、測定結果準確的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺。本發(fā)明所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:包括Rijke管、混合腔、熱源、燃燒器，所述的Rijke管的內(nèi)腔分為上腔室和下腔室，所述的上腔室的側壁設置視窗和傳感器接口 ；所述的熱源安裝在所述的Rijke管的下腔室，所述的燃燒器安裝在所述的熱源上方的Rijke管下腔室的底座上，所述的燃燒器的燃燒頭伸入所述的Rijke管的上腔室內(nèi)，且所述的混合腔的出氣管通過氣體管路與所述的燃燒器的進氣管連通；所述的混合腔包括帶有蓋板的空腔、第一進氣管、第二進氣管和上述的出氣管，所述的第一進氣管、第二進氣管以及出氣管均與所述的空腔連通。所述的第一進氣管通甲烷氣，所述的第二進氣管通空氣。與所述的第一進氣管連接的位置設置第一氣體導流板。與所述的第二進氣管連接的位置設置第二氣體導流板。所述的第一氣體導流板與甲烷氣的進氣方向的夾角為20度；所述的第二氣體導流板與空氣的進氣方向的夾角為30度。所述的Rijke管的兩個相對的側壁設置與軸線平行的視窗，所述的視窗包括視窗底座、視窗蓋板、石英玻璃，所述的視窗底座安裝在所述的Rijke管上，所述的石英玻璃夾在所述的視窗蓋板和所述的視窗底座之間，并且在所述的石英玻璃和所述的視窗蓋板、所述的石英玻璃和所述的視窗底座之間增設密封墊。所述的Rijke管上設置兩個傳感器接口。所述的傳感器接口與所述的視窗的對應的Rijke管所對的圓心角為90度。所述的甲烷和所述的空氣的混合體積比為1:10。所述的熱源包括支架、雙層電熱絲和瓷套管，所述的支架包括帶有五個外伸手臂的支架和帶有通孔的絕緣條，所述的絕緣條沿所述的徑向固定在所述的外伸手臂上，所述的雙層電熱絲穿過所述的絕緣條的通孔逐條纏繞，形成熱源平面；所述的支架套入所述的瓷套管之后安裝在所述的Rijke管下腔室的底座上。使用時，將甲烷和空氣按照比例分別通過第一進氣管和第二進氣管進行混合，在第一氣體導流板和第二氣體導流板的作用下，空氣和甲烷可以快速混合，然后混合后的混合氣經(jīng)混合腔的出氣管通入燃燒器中，此時燃燒器在熱源的作用下進行燃燒，使得處于Rijke管上腔室的氣體壓力發(fā)生變化，視窗中可以隨時觀測燃燒情況，而Rijke管側壁的傳感器接口中可以通過插接的傳感器實時采集的Rijke管內(nèi)的信息。本發(fā)明的有益效果是:采用Rijke型熱聲振蕩裝置提供穩(wěn)定的1/2聲波聲場，可獲取燃燒工況下的壓力、溫度、紋影、陰影、污染物數(shù)據(jù)等的綜合試驗裝置，結構合理、操作簡單和工作穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明的結構圖(箭頭代表第一氣體和第二氣體的進入方向)。圖2是本發(fā)明的混合腔的剖視圖。
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圖3是本發(fā)明的混合腔的蓋板的結構圖。圖4是本發(fā)明的混合腔的俯視圖。圖5是本發(fā)明的視窗的視窗的主視圖。圖6是本發(fā)明的視窗的側視圖。圖7是本發(fā)明的圖5的A-A剖視圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發(fā)明參照附圖:實施例1本發(fā)明所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，包括Rijke管1、混合腔2、熱源3、燃燒器4，所述的Rijke管I的內(nèi)腔分為上腔室11和下腔室12，所述的上腔室11的側壁設置視窗111和傳感器接口 112 ;所述的熱源3安裝在所述的Rijke管的下腔室，所述的燃燒器4安裝在所述的熱源3上方的Rijke管I下腔室12，所述的燃燒器4的燃燒頭伸入所述的Rijke管I的上腔室11內(nèi)，且所述的混合腔2的出氣管21通過氣體管路與所述的燃燒器4的進氣管連通；所述的混合腔2包括帶有蓋板221的空腔22、第一進氣管23、第二進氣管24和上述的出氣管21，所述的第一進氣管23、第二進氣管24以及出氣管21均與所述的空腔22連通。所述的第一進氣管23通甲烷氣，所述的第二進氣管24通空氣。與所述的第一進氣管23連接的位置設置第一氣體導流板231。
與所述的第二進氣管24連接的位置設置第二氣體導流板241。所述的第一氣體導流板231與甲烷氣的進氣方向的夾角為20度；所述的第二氣體導流板241與空氣的進氣方向的夾角為30度。所述的熱源包括支架、雙層電熱絲和瓷套管，所述的支架包括帶有五個外伸手臂的支架和帶有通孔的絕緣條，所述的絕緣條沿所述的徑向固定在所述的外伸手臂上，所述的雙層電熱絲穿過所述的絕緣條的通孔逐條纏繞，形成熱源平面；所述的支架套入所述的瓷套管之后安裝在所述的Rijke管下腔室的底座上。所述的Rijke管I的兩個相對的側壁設置與軸線平行的視窗111，所述的視窗111包括視窗底座1111、視窗蓋板1112、石英玻璃1113，所述的視窗底座1111安裝在所述的Rijke管I上，所述的石英玻璃1113夾在所述的視窗蓋板1112和所述的視窗底座1111之間，并且在所述的石英玻璃1113和所述的視窗蓋板1112、所述的石英玻璃1113和所述的視窗底座1111之間增設密封墊1114。所述的Rijke管I上設置兩個傳感器接口 112。所述的傳感器接口 112與所述的視窗111的對應的Rijke管I所對的圓心角為90度。所述的甲烷和所述的空氣的混合體積比為1:10。使用時，將甲烷和空氣按照比例分別通過第一進氣管23和第二進氣管24進行混合，在第一氣體導流板231和第 二氣體導流板241的作用下，空氣和甲烷可以快速混合，然后混合后的混合氣經(jīng)混合腔2的出氣管21通入燃燒器4中，此時燃燒器4在熱源3的作用下進行燃燒，使得處于Rijke管I上腔室11的氣體壓力發(fā)生變化，視窗111中可以隨時觀測燃燒情況，而Rijke管I側壁的傳感器接口 112中可以通過插接的傳感器實時采集的Rijke管I內(nèi)的信息。實施例2本實施例與實施例1的結構以及實施方式一致:具體的，所述的Rijke管管徑為150mm,管長為1.6m,視窗的高度為600mm ;熱源位于距Ri jke管的下端400mm處,燃燒器的燃燒口(火焰)位于距Rijke管上端400mm處。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
1.脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:包括Rijke管、混合腔、熱源、燃燒器，所述的Rijke管的內(nèi)腔分為上腔室和下腔室，所述的上腔室的側壁設置視窗和傳感器接口 ；所述的熱源安裝在所述的Rijke管的下腔室，所述的燃燒器安裝在所述的熱源上方的Rijke管下腔室的底座上，所述的燃燒器的燃燒頭伸入所述的Rijke管的上腔室內(nèi)，且所述的混合腔的出氣管通過氣體管路與所述的燃燒器的進氣管連通；所述的混合腔包括帶有蓋板的空腔、第一進氣管、第二進氣管和上述的出氣管，所述的第一進氣管、第二進氣管以及出氣管均與所述的空腔連通。
2.如權利要求1所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:所述的第一進氣管通甲烷氣，所述的第二進氣管通空氣。
3.如權利要求2所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:與所述的第一進氣管連接的位置設置第一氣體導流板。
4.如權利要求2所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:與所述的第二進氣管連接的位置設置第二氣體導流板。
5.如權利要求3所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:所述的第一氣體導流板與甲烷氣的進氣方向的夾角為20度；所述的第二氣體導流板與空氣的進氣方向的夾角為30度。
6.如權利要求5所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:所述的Rijke管的兩個相對的側壁設置與軸線平行的視窗，所述的視窗包括視窗底座、視窗蓋板、石英玻璃，所述的視窗底座安裝在所述的Rijke管上，所述的石英玻璃夾在所述的視窗蓋板和所述的視窗底座之間，并且在所述的石英玻璃和所述的視窗蓋板、所述的石英玻璃和所述的視窗底座之間增設密封墊。
7.如權利要求6所述的·脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:所述的Rijke管上設置兩個傳感器接口。
8.如權利要求7所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:所述的傳感器接口與所述的視窗的對應的Rijke管所對的圓心角為90度。
9.如權利要求8所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:所述的甲烷和所述的空氣的混合體積比為1:10。
10.如權利要求9所述的脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，其特征在于:所述的熱源包括支架、雙層電熱絲和瓷套管，所述的支架包括帶有五個外伸手臂的支架和帶有通孔的絕緣條，所述的絕緣條沿所述的徑向固定在所述的外伸手臂上，所述的雙層電熱絲穿過所述的絕緣條的通孔逐條纏繞，形成熱源平面；所述的支架套入所述的瓷套管之后安裝在所述的Rijke管下腔室的底座上。
全文摘要
脈動燃燒火焰動力學與排放實驗平臺，包括Rijke管、混合腔、熱源、燃燒器，所述的Rijke管的內(nèi)腔分為上腔室和下腔室，所述的上腔室的側壁設置視窗和傳感器接口；所述的熱源安裝在Rijke管的下腔室，所述的燃燒器安裝在熱源上方的下腔室的底座上，所述的燃燒器的燃燒頭伸入Rijke管的上腔室內(nèi)，且混合腔的出氣管通過氣體管路與所述的燃燒器的進氣管連通；所述的混合腔包括帶有蓋板的空腔、第一進氣管、第二進氣管和出氣管，所述的第一進氣管、第二進氣管以及出氣管均與所述的空腔連通。本發(fā)明的有益效果是獲取燃燒工況下的壓力、溫度、紋影、陰影、污染物數(shù)據(jù)等的綜合試驗裝置，結構合理、操作簡單和工作穩(wěn)定。
文檔編號G01D21/02GK103245380SQ201310174288
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權日2013年5月10日
發(fā)明者鄧凱, 沈忠良, 李華, 盧冰, 鐘英杰 申請人:浙江工業(yè)大學