CN102980737B - 一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，适用于2300K以下气流高温传感器稳态与动态校准，属于高温传感器校准技术领域。本发明采用燃气发生器、煤油供应系统、空气供应系统、氧气供应系统、水冷系统以及测控系统等组成气流高温传感器校准装置。为保证高温传感器校准时的温场品质，采用气液喷嘴式燃气发生器与收敛直段相结合的方式。它具有温场品质好、燃烧效率高、结构相对简单等优点，可以解决2300K以下气流高温传感器稳态与动态校准的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，适用于2300开尔文(K)以下气流高温传感器稳态与动态校准，属于高温传感器校准技术领域。
背景技术
国内的气流高温传感器稳态与动态校准装置，一般采用煤油与空气混合燃烧的热校准风洞，燃烧室为蒸发环管式，设有稳定段用于整流，所能校准的最高温度为2000K。目前在航空、航天等国防领域，所涉及的测量温度越来越高，有些发动机的气流温度已达2300K。由于温度高，且对高温气流温度测量的准确度要求高，目前尚缺乏满足需求的气流高温传感器稳态与动态校准的装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有气流高温传感器校准装置存在的不足，提出一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，包括：燃气发生器、煤油供应系统、空气供应系统、氧气供应系统、水冷系统与测控系统。
所述燃气发生器的主要功能是，使煤油与空气或氧气掺混，燃烧后产生高温燃气，为校准装置提供所需的温度场。
所述煤油供应系统的主要功能是按照燃气发生器的工况要求，将液体煤油供应到燃气发生器。
所述空气供应系统的主要功能是按照燃气发生器的工况要求，将压缩空气供应到燃气发生器中，以完成吹除和空气供应的要求。
所述氧气供应系统的主要功能是按照燃气发生器的最高工况要求，将压缩氧气供应到燃气发生器中。
所述水冷系统的主要功能是冷却燃气发生器。
所述测控系统的主要功能是对燃气发生器的燃气温度和压力等参数进行测量，同时，对燃气发生器的工作时序进行控制。
其连接关系为：
燃气发生器分别与煤油供应系统、空气供应系统、氧气供应系统与测控系统连接，水冷系统在燃气发生器的周围，起到冷却作用。
所述燃气发生器包括气液喷嘴、燃烧室、收缩段、均流段、试验段；其中气液喷嘴包括气体喷嘴和液体喷嘴，气体喷嘴嵌套在液体喷嘴外围，二者之间的间隙为7mm～10mm。
燃气发生器各组成部分的连接关系为：气液喷嘴的出口与燃烧室的入口相连，燃烧室的出口与收缩段的入口相连，收缩段的出口与均流段的入口相连，均流段的出口与试验段的入口相连，其中均流段与试验段采用螺纹连接，气液喷嘴与燃烧室、燃烧室与收缩段以及收缩段与均流段均采用焊接的方式连接。
所述燃气发生器包含3至6组气液喷嘴。
所述液体喷嘴采用离心式结构，用于喷注和雾化煤油。
所述气体喷嘴采用旋流式结构，沿气体喷嘴轴向的两个截面上，各布置三个小孔，每个截面上的三个小孔沿圆周方向均匀分布，两个截面上的小孔之间整体上成50～70°夹角。
所述用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置的燃烧介质为煤油，气流温度在2100K以下时，采用空气与煤油混合燃烧，气流温度在2100K～2300K之间时，采用空气加氧气与煤油混合燃烧。
有益效果
本发明提出的用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置与已有校准装置相比较，具有如下优点：
①温场品质好、燃烧效率高、结构相对简单；
②可以解决2300K以下气流高温传感器稳态与动态校准的问题。
附图说明
图1为本发明具体实施例中用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施例中燃气发生器的结构示意图；
其中，7-气液喷嘴；8-燃烧室；9-收缩段；10-均流段；11-试验段；
图3为本发明具体实施例中气液喷嘴的结构示意图；
其中，12-气体喷嘴12；13-液体喷嘴；
图4为本发明具体实施例中3组气液喷嘴在燃气发生器中的排布示意图；
图5为本发明具体实施例中气体喷嘴上小孔的位置示意图；图5(a)为气体喷嘴的轴向剖面示意图；图5(b)为图5(a)中气体喷嘴的A-A截面示意图；图5(c)为图5(a)中气体喷嘴的B-B截面示意图；
其中，14-A-A截面上的小孔；15-B-B截面上的小孔。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的技术方案，下面结合附图，通过1个实施例，对本发明做进一步说明。
一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，其结构如图1所示，包括：燃气发生器(1)、煤油供应系统(2)、空气供应系统(3)、氧气供应系统(4)、水冷系统(5)与测控系统(6)。
燃气发生器(1)的主要功能是，使煤油与空气或氧气掺混，燃烧后产生高温燃气，为校准装置提供所需的温度场。
煤油供应系统(2)的主要功能是按照燃气发生器(1)的工况要求，将液体煤油供应到燃气发生器(1)。
空气供应系统(3)的主要功能是按照燃气发生器的工况要求，将压缩空气供应到燃气发生器(1)中，以完成吹除和空气供应的要求。
氧气供应系统(4)的主要功能是按照燃气发生器的最高工况要求，将压缩氧气供应到燃气发生器(1)中。
水冷系统(5)的主要功能是冷却燃气发生器(1)。
测控系统(6)的主要功能是对燃气发生器(1)的燃气温度和压力等参数进行测量；同时，对燃气发生器(1)的工作时序进行控制。
其连接关系为：
燃气发生器(1)分别与煤油供应系统(2)、空气供应系统(3)、氧气供应系统(4)与测控系统(6)连接，水冷系统(5)在燃气发生器(1)的周围，起到冷却作用。
燃气发生器(1)的结构如图2所示，包括：气液喷嘴(7)、燃烧室(8)、收缩段(9)、均流段(10)、试验段(11)；其中气液喷嘴(7)包括气体喷嘴(12)和液体喷嘴(13)，气体喷嘴(12)嵌套在液体喷嘴(13)外围，如图3所示，二者之间的间隙为7mm 10mm。
在燃烧室(8)后设计收缩段(9)，对高温燃气流进行梳理，提高温场的品质。在收缩段(9)后设计直段，作为试验段(11)，用于安装被校温度传感器与标准温度传感器。
燃气发生器(1)各组成部分的连接关系为：气液喷嘴(7)的出口与燃烧室(8)的入口相连，燃烧室(8)的出口与收缩段(9)的入口相连，收缩段(9)的出口与均流段(10)的入口相连，均流段(10)的出口与试验段(11)的入口相连，其中均流段(10)与试验段(11)采用螺纹连接，气液喷嘴(7)与燃烧室(8)、燃烧室(8)与收缩段(9)以及收缩段(9)与均流段(10)均采用焊接的方式连接。
燃气发生器(1)包含3组气液喷嘴(7)，3组气液喷嘴(7)沿燃气发生器(1)的内腔圆周方向均匀分布，如图4所示。图4是燃气发生器(1)轴向的截面示意图。
所述液体喷嘴(13)采用离心式结构，用于喷注和雾化煤油。煤油经离心式喷嘴喷注并雾化，雾化后油雾的粒径不超过100μm。
所述气体喷嘴(12)采用旋流式结构，沿气体喷嘴(12)轴向的两个截面(如图5中所示A-A截面和B-B截面)上，各布置三个小孔，每个截面上的三个小孔沿圆周方向均匀分布，两个截面上的小孔之间整体上成50～70°夹角。
所述用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置的燃烧介质为煤油，气流温度在2100K以下时，采用空气与煤油混合燃烧，温度在2100K～2300K之间时，采用空气加氧气与煤油混合燃烧。
Claims (6)
1.一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，其特征在于：其包括：燃气发生器(1)、煤油供应系统(2)、空气供应系统(3)、氧气供应系统(4)、水冷系统(5)与测控系统(6)；
所述燃气发生器(1)的主要功能是，使煤油与空气或氧气掺混，燃烧后产生高温燃气，为校准装置提供所需的温度场；
所述煤油供应系统(2)的主要功能是按照燃气发生器(1)的工况要求，将液体煤油供应到燃气发生器(1)；
所述空气供应系统(3)的主要功能是按照燃气发生器的工况要求，将压缩空气供应到燃气发生器(1)中，以完成吹除和空气供应的要求；
所述氧气供应系统(4)的主要功能是按照燃气发生器的最高工况要求，将压缩氧气供应到燃气发生器(1)中；
所述水冷系统(5)的主要功能是冷却燃气发生器(1)；
所述测控系统(6)的主要功能是对燃气发生器(1)的燃气温度和压力等参数进行测量，同时，对燃气发生器(1)的工作时序进行控制；
其连接关系为：
燃气发生器(1)分别与煤油供应系统(2)、空气供应系统(3)、氧气供应系统(4)与测控系统(6)连接，水冷系统(5)在燃气发生器(1)的周围，起到冷却作用；
所述燃气发生器包括气液喷嘴、燃烧室、收缩段、均流段、试验段；其中气液喷嘴包括气体喷嘴和液体喷嘴，气体喷嘴嵌套在液体喷嘴外围，二者之间的间隙为7mm～10mm；
燃气发生器各组成部分的连接关系为：气液喷嘴的出口与燃烧室的入口相连，燃烧室的出口与收缩段的入口相连，收缩段的出口与均流段的入口相连，均流段的出口与试验段的入口相连，其中均流段与试验段采用螺纹连接，气液喷嘴与燃烧室、燃烧室与收缩段以及收缩段与均流段均采用焊接的方式连接。
2.如权利要求1之一所述的一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，其特征在于：所述燃气发生器(1)包含3至6组气液喷嘴(7)。
3.如权利要求1或2所述的一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，其特征在于：所述液体喷嘴(13)采用离心式结构，用于喷注和雾化煤油。
4.如权利要求1或2所述的一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，其特征在于：所述气体喷嘴(12)采用旋流式结构。
5.如权利要求1或2所述的一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，其特征在于：在气体喷嘴(12)上，沿气体喷嘴(12)轴向的两个截面上，各布置三个小孔，每个截面上的三个小孔沿圆周方向均匀分布，两个截面上的小孔之间整体上成50～70°夹角。
6.如权利要求1或2所述的一种用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置，其特征在于：所述用于气液喷嘴的气流高温传感器校准装置的燃烧介质为煤油，气流温度在2100K以下时，采用空气与煤油混合燃烧，气流温度在2100K～2300K之间时，采用空气加氧气与煤油混合燃烧。
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