[发明专利]一种带有旋转入流通道的低热损湍流燃烧可视化试验台装置

说明书

本发明公开了一种带有旋转入流通道的低热损湍流燃烧可视化试验台装置，包括透明观察窗下端固定安装在上平板上，上平板与下平板之间通过支柱连接，相邻支柱之间固定有石英玻璃，下平板的中心位置开有通孔，在通孔处装有旋流器，气体混合管连接在旋流器上，气体混合管的另一端连接有管道接头，管道接头与宝塔头连接，宝塔头上设有燃气进口和氧化剂进口，管道接头内装有整流孔板，支柱装有点火装置，本发明能够实现燃料与空气的充分预混，并形成稳定的涡旋湍流气流的情况下，实现对湍流燃烧可视化的观察。

技术领域

本发明属于燃烧装置技术领域，尤其涉及一种带有旋转入流通道的低热损湍流燃烧可视化试验台装置。

背景技术

当前的实验研究中，特别是对预混合火焰性质的研究，气体完全预混及涡旋湍流气流形成的问题一直困扰实验的进行，在国内相关领域成熟的经验较少，这也造成了在相关领域缺少成形燃烧试验台装置，而国外相关仪器平台成本高昂，且装置较大，不具有可移植性等特点，无法很好地满足国内实验要求。燃烧学术界比较著名的PRECCINSTA燃烧器，是由德国宇航中心和Turbomeca公司为研究燃气轮机燃烧不稳定性和对不同燃料的适应能力设计的。为模拟实际燃气轮机中的燃烧状况，燃烧器包含底部的一个稳压室、具有十二个旋转通道的旋流器、燃烧室和燃烧废气出口各一个。

由于3D打印技术可以得到结构复杂模型且具有成本低，精度高等优点，目前已在工业设计、机械制造、航空航天、建筑等领域得到了广泛的应用。因此，通过国内成熟的3D打印技术及完善的机械加工技术进行可视化试验台的搭建，不失为一种解决方法。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种带有旋转入流通道的低热损湍流燃烧可视化试验台装置，目的在于实现燃料与空气的充分预混，并形成稳定的涡旋湍流气流，有效控制气体流量及燃料空气的预混状态，大大提高混合效率并且减少了燃烧过程中的热损失，保证了实验数据的准确性。

本发明所采用的技术方案为：

一种带有旋转入流通道的低热损湍流燃烧可视化试验台装置，包括透明观察窗下端固定安装在上平板上，上平板与下平板之间通过支柱连接，相邻支柱之间固定有石英玻璃，下平板的中心位置开有通孔，在通孔处装有旋流器，气体混合管连接在旋流器上，所述气体混合管的另一端连接有管道接头，管道接头与宝塔头连接，宝塔头上设有燃气进口和氧化剂进口，所述管道接头内装有整流孔板，所述支柱装有点火装置。

进一步，所述支柱设有4根，呈矩形固定安装在上平板与下平板之间，其中一根支柱选用不锈钢材质，其他支柱选用陶瓷材质；

进一步，所述不锈钢支柱上开孔，用于安装耐高温水冷式压力传感器；

进一步，所述支柱上开槽用于密封安装石英玻璃；石英玻璃与上平板、下平板之间所围成的空间为燃烧室；

进一步，所述上平板的下表面、下平板的上表面以及不锈钢支柱位于燃烧室内的一侧涂有隔热涂层；

进一步，所述气体混合管通过末端的螺纹连接，增加气体混合管的长度；管道长度与管道直径比值大于50；所述气体混合管包括同轴设置的内管和外管，内管内部以及内管与外管之间的通道都是气体的流道；

进一步，所述旋流器具有8个沿圆周方向均匀布置的螺旋扇面，扇面的螺旋角度能够自行调节；

进一步所述观察窗外侧安装有粒子图像测速(PIV)装置，所述粒子图像测速(PIV)装置连接计算机。

本发明的有益效果：

为研究不同旋流通道和预混气体当量比波动对燃烧状态的影响，本发明的实验平台设计了可自由拆卸及组合的双层燃气混合管道及旋流实验装置。本发明所采用的装置零部件易于拆卸及更换不同规格的部件，用途广泛。