[实用新型]一种可视化容弹系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及可视化定容装置技术领域，尤指一种可视化容弹系统。

背景技术

在内燃机高密度低温燃烧等先进燃烧技术中，采用多级增压后，燃油喷射时刻缸内压力可达2.5MPa，着火之后，压力更是达6MPa以上，而大多数烃类燃料的临界压力范围在1.5～3.0MPa。在航空发动机和工业燃气轮机领域，为提高经济性，降低油耗，目前的总压比达到了30～40，为进一步降低油耗，增压比还要进一步提高，而当增压比为40时，压气机出口温度达到了950K，燃气轮机喷雾燃烧中液体燃料同样处于超临界环境下。其他领域如现代火箭发动机、高压燃烧的斯特林发动机中燃烧室的压力和温度远高于液氧、液氢、甲烷或煤油的临界压力和临界温度。而当液体燃料的温度和压力都超过临界点的值时，液体燃料进入超临界状态。传统的液体燃料喷雾燃烧的环境基本都为压临界环境。随着对发动机经济性和排放的要求进一步提高，液体燃料发动机面临着超临界喷雾燃烧的问题。

相关研究表明，亚临界环境的喷雾燃烧的理论有一部分不适用于超临界环境下喷雾燃烧，因此，需要对超临界环境下的流动、混合和燃烧过程进行深入基础研究。容弹可以模拟燃烧室中的喷雾和燃烧过程，其比实际发动机简单，可以方便的更改温度、压力、密度等参数，研究单一参数变化对喷雾、燃烧的影响，是发动机喷雾燃烧基础研究常用的方法。目前实现超临界环境研究的容弹存在着两个问题，首先是视窗的玻璃无法同时承受高温和高压的环境，容易损坏，因而喷雾燃烧的试验时间被很大程度的限制了。无法对于燃气轮机、斯特林发动机等超临界环境下液体燃料喷雾燃烧的流动、混合和燃烧过程进行深入基础研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可视化容弹系统，实现高温高压环境下的持续喷雾燃烧试验。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种可视化容弹系统，包括：容弹、向所述容弹通入助燃气体的供气机构、向所述容弹通入燃油的燃油机构以及试验后吹扫所述容弹的吹扫机构；所述容弹包括容弹本体、内胆本体、燃烧器、承热玻璃组件、承压玻璃组件以及电热塞组件；其中，所述容弹本体与所述内胆本体均为腔体，所述内胆本体位于所述容弹本体中且与所述容弹本体内壁有一定间隙，所述间隙处形成隔热室；所述燃烧器与所述内胆本体内部连通，所述内胆本体可拆装的设置在所述容弹本体上；所述容弹本体上设置有第一电热塞安装窗口与第一光学窗口，所述内胆本体上设置有第二电热塞安装窗口与第二光学窗口，所述第一电热塞安装窗口与所述第二电热塞安装窗口位置对应，所述电热塞组件穿过所述第一电热塞安装窗口装设在所述第二电热塞安装窗口上，所述第一光学窗口与所述第二光学窗口位置对应，所述第一光学窗口装设有所述承压玻璃组件，所述第二光学窗口装设有所述承热玻璃组件；所述内胆本体的壁面上设置有与所述隔热室连通的压力平衡孔；所述可视化容弹系统上还包括用于降低所述内胆本体的腔体内压强的排气机构，其中，所述排气机构包括控制排气量的压力控制阀。

容弹中包括外围的容弹本体结构和内部的内胆结构，在容弹本体的窗口放置承压玻璃，在内胆本体的窗口放置承热玻璃，通过承热玻璃以及容弹本体与内胆本体间隙的隔热室共同承担热作用；同时在内胆本体壁面上设置压力平衡孔，承热玻璃两侧维持压力一致不承担压力作用，而由外围的承压玻璃承担压力作用。如此承压玻璃只承担压力作用而不承受高温，承热玻璃只承受高温作用而不承担高压，将高温高压两种极端工况分别作用一组玻璃，如此极大的延长了可视化玻璃的使用寿命，使得容弹可以在高温高压环境下长时间运行。

燃气轮机、斯特林发动机内喷雾燃烧过程中是伴随着大量烟气流动的。通过压力控制阀控制排气机构的排气量，进而实时调整容弹内的压力，调节压力的过程实现容弹内动态变化的流场，更好的模拟了燃气轮机、斯特林发动机内喷雾燃烧过程烟气的流动的实际工况，有利于对高温高压环境下的持续喷雾燃烧试验进行基础研究。

优选的，所述内胆本体的内壁上涂有隔热材料。如此可以极大减少高温通过内壁传导到隔热室中进而传导给承压玻璃，限制其主要作用在内胆本体上的承热玻璃上，优化承压玻璃的工作工况，进一步延长承压玻璃的使用寿命。

优选的，所述内胆本体包括自上而下的法兰段、窗口段以及定位段；所述容弹本体的下部通过可拆卸的底盖封闭，所述底盖上设置有与所述内胆本体位置对应的底盖凹腔。

其中，所述法兰段为一法兰盘面，其设置有与所述容弹本体连接的内胆固定孔以及与装设所述燃烧器的燃烧器安装孔；所述窗口段设置有所述第二电热塞安装窗口与所述第二光学窗口；所述定位段卡置于所述底盖凹腔中；