CN102374780A - 一种平焰炉的结构设计方案 - Google Patents

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王明川
周欣
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本发明公开了一种平焰炉的结构设计方案,所述结构包括:炉体、底座、蜂窝结构体、压板和钢管座:所述炉体为平焰炉主体结构,炉体采用分体设计,便于平焰炉的拆装及维护;所述底座构成平焰炉的燃气室,用于通入气体燃料;所述蜂窝结构体用于将气体燃料与空气进行均匀混合;所述压板用于固定炉体中的蜂窝结构;所述钢管座用于分隔燃气及空气,避免燃气与空气在炉体内预混。该平焰炉的结构设计方案能保证燃气与空气在炉子出口处均匀混合,产生温度均匀分布的燃烧火焰,炉体整体结构易于拆装及维护。

Description

一种平焰炉的结构设计方案

技术领域:

[0001] 本发明涉及燃烧领域,尤其涉及一种平焰炉的结构设计。 背景技术:

[0002] 燃烧是当今世界上最为广泛采用的能量转换方式,几乎遍布于我国工业生产的所有行业。在航空航天领域,快速准确的温度测量有助于理解燃烧的反应机理,提高航空发动机的性能。在工业应用领域,燃烧室的温度测量同样起着极其重要的作用,它对于工业燃烧室的优化与改进、提高燃烧效率、降低环境污染,节能减排具有重大的意义。燃烧诊断技术特别是以激光吸收光谱技术为代表的光学非接触测量技术在近年来得到了迅猛的发展。然而,这些光学燃烧测量技术通常需要一个已知条件的燃烧环境进行测试与标定。因此,产生一个稳定的温度均勻的燃烧环境对燃烧诊断技术的发展具有至关重要的意义。

[0003] 现有技术中通常采用两种方式对光学燃烧测量技术进行测试与标定。第一种是管式炉,采用电加热等方式,并在管式炉上安装热电偶对温度进行测量。这种方式的缺点是虽然可以产生较高的温度,但测试环境与火焰有着本质的差别,同时温度的最高范围也受到限制。第二种是实验室用的燃烧室并辅助热电偶的测量结果作为光学燃烧测量技术的测试环境,它的缺点是火焰的温度分布不均勻,同时热电偶自身也会受到温度测量的限制。

[0004] 通过对现有技术的研究,发明人发现,目前的测试与标定方法都存在温度范围受到限制,无法真正模拟燃烧环境的问题,这样会对测量技术带来误差。

发明内容

[0005] 为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种平焰炉的结构设计方案,以在对燃烧测量技术进行测试与标定时,能够提供一个稳定及温度均勻的燃烧环境。

[0006] 为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:

[0007] —种平焰炉的结构设计方案,所述结构包括:炉体、底座、蜂窝结构体、压板和钢管座;

[0008] 所述炉体为平焰炉主体结构,炉体采用分体设计,便于平焰炉的拆装及维护;

[0009] 所述底座,构成平焰炉的燃气室,用于通入气体燃料;

[0010] 所述蜂窝结构体,分为两个区域:中心区域用于保证气体燃料与空气在炉子出口处均勻混合,产生温度均勻分布的燃烧火焰,四周边缘区域用于通入氮气等惰性气体,降低火焰与周围空气的对流换热;

[0011] 所述钢管座,用于分隔燃气及空气,避免燃气与空气在炉体内预混。

[0012] 优选的,所述炉体包括:

[0013] 采用分体结构设计,炉体由两部分炉体1及炉体2组成,炉体1及炉体2通过螺栓等方式连接,炉体结合面采用密封圈或平面密封等密封方式,保证炉体内部与外界空气隔 1¾ ;

[0014] 炉体采用耐高温金属材料。[0015] 优选的,所述蜂窝结构体包括:

[0016] 蜂窝结构体,由正六边形格孔结构组成蜂窝状结构;

[0017] 蜂窝结构采用耐高温金属材料;

[0018] 优选的,所述蜂窝结构体还包括:

[0019] 蜂窝结构体中心区域为火焰燃烧区,正六边形格孔内间隔排列金属毛细管,用于通入气体燃料,与金属毛细管相邻的正六边形格孔内通入空气。蜂窝结构体四周边缘区域用于通入氮气等惰性气体,将中心区火焰与周围空气分隔开,氮气等惰性气体的流速与中心火焰区域的气体流速保持一致;

[0020] 优选的,所述压板位于炉体上方用于固定所述蜂窝结构体。

[0021] 优选的,所述钢管座上均勻分布与金属毛细管外径相配合的通孔,用于金属毛细管的固定与密封;

[0022] 钢管座与底座共同构成了炉体的燃气室,燃气室与炉体间的空气室隔离,避免燃气与空气的预混;

[0023] 钢管座和底座采用密封圈进行密封,避免燃气室与空气室和外界的泄露发生。

[0024] 优选的,所述技术方案包括:

[0025] 燃气入口及空气入口处采用环槽设计,燃气和空气流入后,可以沿环槽流入炉体内部,保证燃气和空气的在炉体内的流动均勻分布。

[0026] 应用本发明实施例所提供的平焰炉结构设计技术方案,所提供的平焰炉具有燃烧稳定、温度分布均勻、可达到2000K〜3000K或更高的绝热燃烧温度,因此本发明提供的平焰炉可以为燃烧实验提供一个极佳的测试平台与标定环境。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0028] 图1为本发明实施例一中提供的平焰炉结构设计示意图;

[0029] 图2为本发明实施例二中提供的平焰炉结构设计示意图;

具体实施方式

[0030] 现有技术中所通常采用的管式炉及热电偶等燃烧测试环境方案中,因受到所达最高温度的限制,无法模拟真实的燃烧环境,同时也会受到热电偶本身测量误差的影响。

[0031] 为解决本发明实施例提供了一种平焰炉的结构设计方案,其特征在于,包括:炉体、底座、蜂窝结构体、压板和钢管座;所述炉体为平焰炉主体结构,炉体采用分体设计,便于平焰炉的拆装及维护;所述底座构成平焰炉的燃气室,用于通入气体燃料;所述蜂窝结构体用于将气体燃料与空气进行均勻混合;所述压板用于固定炉体中的蜂窝结构;所述钢管座用于分隔燃气及空气,避免燃气与空气在炉体内预混。该平焰炉的结构设计方案能保证燃气与空气在炉子出口处均勻混合,产生温度均勻分布的燃烧火焰。

[0032] 本发明具体实施例提供的平焰炉的结构设计方案,所提供的平焰炉具有燃烧稳定、温度分布均勻、可达到2000K〜3000K或更高的绝热燃烧温度,炉体整体结构易于拆装及维护等优点,因此本发明提供的平焰炉可以为燃烧实验提供一个极佳的测试平台与标定环境。

[0033] 以上是本申请的核心思想,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例, 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

[0034] 实施例一:

[0035] 图1为本发明实施例一提供的平焰炉装置的一种结构示意图,该装置包括:

[0036] 炉体IOlA和101B、蜂窝压板102、炉体固定螺栓103、钢管座104、底座105,蜂窝结构体106,金属毛细管107,空气及气体燃料通入管108A和108B。

[0037] 所述炉体IOlA及IOlB通过所述炉体固定螺栓103及定位销等方式连接定位,便于平焰炉的拆装及维护。炉体结合面采用密封圈或平面密封等密封方式,保证炉体内部与外界空气隔离。

[0038] 所述蜂窝压板102用于固定所述蜂窝结构体106,保证蜂窝结构体的位置及稳定性。

[0039] 所述钢管座104上均勻分布与金属毛细管外径相配合的通孔,用于所述金属毛细管107通过焊接或密封胶方式进行固定与密封。

[0040] 所述钢管座104与所述底座105共同构成了炉体的燃气室,燃气室与炉体间的空气室隔离,避免燃气与空气的预混。

[0041] 所述钢管座104和所述底座105采用密封圈进行密封,避免燃气室与外界的泄露发生。

[0042] 气体燃料通过所述气体燃料通入管108B进入炉体的燃气室,并通过所述金属毛细管107流到炉体表面出口处。

[0043] 空气通过所述空气通入管108A进入炉体的空气室,并通过所述蜂窝结构体106, 流到炉体表面出口处与气体燃料混合燃烧。

[0044] 所述蜂窝结构体106,由正六边形格孔结构组成蜂窝状结构,正六边形格孔内间隔排列金属毛细管,用于通入气体燃料,与金属毛细管相邻的正六边形格孔内通入空气,保证气体燃料与空气在炉子出口处均勻混合,产生温度均勻分布的燃烧火焰。

[0045] 所述蜂窝结构体106及所述炉体IOlA和IOlB采用耐高温金属材料。

[0046] 所述空气入口管108A及燃气入口管108B入口处采用环槽设计,燃气和空气流入后,可以沿环槽流入炉体内部,保证燃气和空气的在炉体内的流动均勻分布。

[0047] 本实施例所提供的平焰炉结构设计技术方案,所提供的平焰炉具有燃烧稳定、温度分布均勻、可达到2000K〜3000K或更高的绝热燃烧温度,因此本发明提供的平焰炉可以为燃烧实验提供一个极佳的测试平台与标定环境。

[0048] 相对应与上述实施例一中提供的平焰炉结构设计技术方案,本发明实施例还提供了一种伴随惰性气体的结构设计方案,在实施例二中进行详细的说明:

[0049] 实施例二 :

[0050] 参见图2所示,为本实施例提供的平焰炉结构设计的另外一种技术方案:[0051] 201A 与 201B 为炉体;

[0052] 202A,气体燃料通入管;

[0053] 202B,空气通入管;

[0054] 203,为蜂窝压板;

[0055] 204,为氮气等惰性气体伴随流动出口 ;

[0056] 205,为蜂窝结构体火焰燃烧区域。

[0057] 相对与上述实施例一中提供的平焰炉结构设计方案,本发明实施例在蜂窝结构体中增加了所述氮气等惰性气体伴随流动出口 204,并在炉体结构内添加了相应的惰性气体气室。所述氮气等惰性气体伴随流动出口 204,采用所述蜂窝结构体205类似的蜂窝结构, 由均勻分布的正六边形格孔组成,保证氮气等惰性气体伴随燃气与空气流动,氮气等惰性气体的流速设定与燃气/空气的流速相同,将中心区火焰与周围空气分隔开,从而降低了火焰与周围空气的对流散热,保证均勻稳定的绝热燃烧火焰。

[0058] 对于本发明的方法实施例而言,由于其基本相应于装置实施例,所以相关之处参见装置实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个设备上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。

[0059] 在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,在没有超过本申请的精神和范围内,可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子, 不应该作为限制,所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如,所述单元或子单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或多个子单元结合一起。另外,多个单元可以或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。

[0060] 另外,所描述装置和方法以及不同实施例的示意图,在不超出本申请的范围内,可以与其它系统,模块,技术或方法结合或集成。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

[0061] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1. 一种平焰炉的结构设计方案,其特征在于,包括:炉体、底座、蜂窝结构体、压板和钢管座;所述炉体为平焰炉主体结构,炉体采用分体设计,便于平焰炉的拆装及维护; 所述底座,构成平焰炉的燃气室,用于通入气体燃料;所述蜂窝结构体,分为两个区域:中心区域用于保证气体燃料与空气在炉子出口处均勻混合,产生温度均勻分布的燃烧火焰,四周边缘区域用于通入氮气等惰性气体,降低火焰与周围空气的对流换热;所述钢管座,用于分隔燃气及空气,避免燃气与空气在炉体内预混。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述炉体:采用分体结构设计,炉体由两部分炉体1及炉体2组成,炉体1及炉体2通过螺栓等方式连接,炉体结合面采用密封圈或平面密封等密封方式,保证炉体内部与外界空气隔离; 炉体采用耐高温金属材料。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包括: 蜂窝结构体,由正六边形格孔结构组成蜂窝状结构; 蜂窝结构采用耐高温金属材料。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包括:蜂窝结构体中心区域为火焰燃烧区,正六边形格孔内间隔排列金属毛细管,用于通入气体燃料,与金属毛细管相邻的正六边形格孔内通入空气。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:蜂窝结构体四周边缘区域用于通入氮气等惰性气体,将中心区火焰与周围空气分隔开,氮气等惰性气体的流速与中心火焰区域的气体流速保持一致。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述压板位于炉体上方用于固定所述蜂窝结构体。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述钢管座上均勻分布与金属毛细管外径相配合的通孔,用于金属毛细管的固定与密封;钢管座与底座共同构成了炉体的燃气室,燃气室与炉体间的空气室隔离,避免燃气与空气的预混;钢管座和底座采用密封圈进行密封,避免燃气室与空气室和外界的泄露发生。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:燃气入口及空气入口处采用环槽设计,燃气和空气流入后,可以沿环槽流入炉体内部, 保证燃气和空气的在炉体内的流动均勻分布。
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