液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置製造方法
2023-10-09 18:20:29
液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置及其測量方法，該裝置包括本生燈燃燒器，本生燈燃燒器分別連接有測溫顯示器（熱電偶）、冷態空氣加熱系統和液體燃料蒸發系統，其中液體燃料蒸發系統通過橡皮管道與注射泵相連，冷態空氣加熱系統與外部空氣相通；本生燈燃燒器旁裝有火焰圖像採集與處理裝置。裝置簡易、便於操作、成本低廉，有助於不同液體燃料燃燒特性的基礎對比，支撐噴霧燃燒系統的燃料快速選取。本實用新型的測量方法採用高速度的數字相機，連續拍攝火焰錐面，根據當前混合氣速度，運用火焰圖像餘弦定理方法計算液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度，該方法是基於火焰傳播速度的定義直接給出的方法，簡單有效。
【專利說明】液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及液體燃料氣相層流燃燒領域，具體是一種液體燃料氣相本生燈層 流火焰傳播速度測量裝置。
【背景技術】
[0002] 目前，我國以液體燃料為推進劑的運載工具保有量大幅增加，能源與環境問已經 成為人們的關注焦點。隨著液體燃料價格上漲，全球變暖以及其它一系列環境問題日益突 出，必須對液體燃料的品質進行改造來滿足節能與環保的要求。對新型合成液體燃料燃燒 基礎研究有助於噴霧燃燒系統燃料的選取。研究液體燃料氣相層流燃燒的目的是了解液 體燃料反應動力學特性，液體燃料氣相層流火焰傳播速度就是統觀反應動力學的體現，它 不僅在考察火焰穩定性方面有很大實用意義，而且在研究傳播理論方面也具有很大理論價 值。
[0003] 迄今為止公布的文獻資料(論文、報告和專利）通過本生燈對層流火焰傳播速度的 研究主要集中在氣體燃料方面，液體燃料的層流火焰傳播速度主要通過定容燃燒彈試驗裝 置進行研究，定容燃燒彈試驗裝置雖然能夠比較精確的測量層流火焰傳播速度但其結構復 雜、成本高，不易實現。本實用新型通過簡易加熱裝置對液體燃料進行蒸發、混合，獲得混 合燃氣，混合燃氣經過出口直徑可變的本生燈燃燒器進行燃燒，從而通過本生燈火焰法對 液體燃料氣相層流火焰傳播速度進行測量，該系統結構簡易、操作簡單、成本低廉；結合基 於數字圖像處理技術的非接觸式層流火焰傳播速度測量方法，該系統具有測量精度高的特 點。 實用新型內容
[0004] 本實用新型為了解決現有技術的問題，提供了一種液體燃料氣相本生燈層流火焰 傳播速度測量裝置。
[0005] 本實用新型包括本生燈燃燒器，本生燈燃燒器分別連接有測溫顯示器(熱電偶)、 冷態空氣加熱系統和液體燃料蒸發系統，其中液體燃料蒸發系統通過橡皮管道與注射泵相 連，冷態空氣加熱系統與外部空氣相通；本生燈燃燒器旁裝有火焰圖像採集與處理裝置。 [0006] 所述的冷態空氣加熱系統液體燃料蒸發管道以及與液體燃料蒸發管道連接的第 一點調壓器。
[0007] 所述的液體燃料蒸發管道傾斜放置，與水平面夾角為10-20°，從外到內依次由保 溫陶瓷管、石英玻璃管、鎳鉻電加熱絲組成，其中鎳鉻電加熱絲採用螺旋線纏繞方式並採用 前密後疏的布置方式。
[0008] 所述的冷態空氣加熱系統包括依次連接的穩壓立式儲氣罐、浮子流量計以及冷態 空氣加熱管道，其中穩壓立式儲氣罐與外部空氣相通，冷態空氣加熱管道與本生燈燃燒器 相連，冷態空氣加熱管道還連接有第二電調壓器。
[0009] 所述的冷態空氣加熱管道從內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 ;所述的第二電調壓器調壓範圍為0?250V。
[0010] 所述的本生燈燃燒器出口為螺旋可替換結構，出口內徑為5mm?15mm，不同出口 直徑間隔1mm。。 toon] 所述的火焰圖像採集與處理裝置包括高速攝像機以及與高速攝像機相連的計算 機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)打開注射泵，設定燃料流量；
[0015] 2)打開液體燃料蒸發管道電源，選擇第一電調壓器電壓，調節液體燃料蒸發管道 內的壓力；
[0016] 3)打開空氣穩壓立式儲氣灌，利用浮子流量計選擇空氣流量；
[0017] 4)打開冷態空氣加熱管道電源，選擇第二電調壓器電壓，調節冷態空氣加熱管道 內的壓力；
[0018] 5)使用電火花點火器點火，在本生燈出口形成穩定的層流火焰鋒面；
[0019] 6)利用電子顯示器讀出本生燈層流火焰溫度，使其溫度穩定，打開高速相機捕獲 如圖4所示的本生燈出口層流火焰鋒面；
[0020] 7)對本生燈火焰圖像進行包括圖像剪裁、灰度化、灰度拉伸、邊緣提取、二值化、 確定錐角、計算角度的批量處理；所述數字圖像處理程序採用分段線性灰度變換（GST)處 理技術對火焰圖像進行灰度處理；採用Roberts邊緣檢測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
【權利要求】
1. 一種液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特徵在於：包括本生燈燃 燒器（5)，本生燈燃燒器（5)分別連接有測溫顯示器（6)、冷態空氣加熱系統和液體燃料蒸 發系統，其中液體燃料蒸發系統通過橡皮管道（2)與注射泵（1)相連，冷態空氣加熱系統與 外部空氣相通；本生燈燃燒器（5)旁裝有火焰圖像採集與處理裝置。
2. 根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特徵在 於：所述的冷態空氣加熱系統液體燃料蒸發管道（3)以及與液體燃料蒸發管道（3)連接的 第一點調壓器（4)。
3. 根據權利要求2所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特徵在 於：所述的液體燃料蒸發管道（3)傾斜放置，與水平面夾角為10-20°，所述的液體燃料蒸 發管道（3)從外到內依次由保溫陶瓷管、石英玻璃管、鎳鉻電加熱絲組成，其中鎳鉻電加熱 絲採用螺旋線纏繞方式並採用前密後疏的布置方式。
4. 根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特徵 在於：所述的冷態空氣加熱系統包括依次連接的穩壓立式儲氣罐（12)、浮子流量計（11)以 及冷態空氣加熱管道（10)，其中穩壓立式儲氣罐（12)與外部空氣相通，冷態空氣加熱管道 (10)與本生燈燃燒器（5)相連，冷態空氣加熱管道（10)還連接有第二電調壓器（9)。
5. 根據權利要求4所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特徵在 於：所述的冷態空氣加熱管道（10)從內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 ;所述的第二電調壓器調壓範圍為0?250V。
6. 根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特徵在 於：所述的本生燈燃燒器（5)出口為螺旋可替換結構，出口內徑為5mm?15mm。
7. 根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特徵在 於：所述的火焰圖像採集與處理裝置包括高速攝像機（7)以及與高速攝像機（7)相連的計 算機（8)。
8. 根據權利要求1所述的液體燃料氣相本生燈層流火焰傳播速度測量裝置，其特徵在 於：所述的注射泵（1)流量可控，最大燃燒流量為500ml/h。
【文檔編號】G01N31/12GK204101526SQ201420281277
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】金仁瀚, 劉勇, 李鵬飛, 朱冬清, 王鎖芳 申請人:南京航空航天大學