CN104076119A - 一种测定液体燃烧特性的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定液体燃烧特性的装置和方法，此测定液体燃烧特性的装置和方法可通过氧浓度控制装置调节进入透明玻璃筒内的氧气浓度，从而通过肉眼观察和数据采集观察不同氧气浓度状态下液体燃烧状况，从而完成对液体燃烧特性的测定，此发明用于液体燃烧研究领域。

Description

一种测定液体燃烧特性的装置和方法

技术领域

本发明涉及液体燃烧研究领域，特别是涉及一种测定液体燃烧特性的装置以及方法。

背景技术

部分液体可在空气中被点燃并持续燃烧，但部分液体需要在较高氧浓度下才可被点燃和燃烧，当氧浓度降低时，则液体就无法被点燃和持续燃烧。研究液体在不同氧浓度下的燃烧特性，对于液体的安全运输和储存，具有重要的意义。

现有的一些进行燃烧特性研究的氧指数测定仪主要针对固态建材进行氧指数测定，无法对无固定形态的液体在不同氧浓度下的燃烧状态及燃烧温度等进行分析和记录。

而一些阻燃改性沥青的氧指数测试方法，采用轻型0# 柴油作为引燃剂，此类方法和装置则主要针对沥青进行氧指数测定，无法对液体在不同氧浓度下的燃烧状态及燃烧温度等进行分析和记录。

因此，针对上述情况，需研制一种专用于液体在不同氧浓度下燃烧特性的装置，该装置不仅能够在不同的氧浓度条件下进行液体的可点燃性试验，还能记录液体在不同氧浓度下被点燃后的火焰温度、火焰高度，并且可基于相关数据测定液体的氧指数。

发明内容

    为解决上述问题，本发明提供一种可监测不同氧浓度下液体燃烧特性的装置和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种测定液体燃烧特性的装置，包括倒扣设置的透明玻璃筒和置于透明玻璃筒内开口向上的液体燃烧杯，透明玻璃筒竖直放置于底座上，与底座相连设有可向透明玻璃筒供气的供气装置及氧浓度控制装置，透明玻璃筒内设有氧探头及与氧探头相连的多通道数据采集器和计算显示装置，透明玻璃筒内位于液体燃烧杯的上方设有与多通道数据采集器相连用于测量火焰温度和高度的热电偶树。

进一步作为本发明技术方案的改进，液体燃烧杯紧固有固定钢丝，固定钢丝的直径为1～3mm，热电偶树竖直安装在固定钢丝上。

进一步作为本发明技术方案的改进，热电偶树包括位于液体燃烧杯上方的3～5根相互平行的热电偶，热电偶为K型铠装热电偶，K型铠装热电偶的铠装部分外护套外径为0.2～1.0mm。

进一步作为本发明技术方案的改进，各热电偶的水平部分长度为10～50mm，两相邻的热电偶间的距离及最低位热电偶与液体燃烧杯顶端间的距离相等，距离为5～30mm。

进一步作为本发明技术方案的改进，各热电偶的热接点位于液体燃烧杯的中心法线上。

进一步作为本发明技术方案的改进，液体燃烧杯的容积为2～20ml，液体燃烧杯为高温玻璃杯或者不锈钢杯。

进一步作为本发明技术方案的改进，多通道数据采集器的通道数为6～20。

一种使用上述测定液体燃烧特性的装置测定液体燃烧特性的方法，包括以下步骤：

1)  、在液体燃烧杯内加入可燃液体，通过供气装置向透明玻璃筒供气，同时通过氧浓度控制装置调节进入透明玻璃筒内的气体至合适氧浓度；

2)  、点燃液体燃烧杯内的可燃液体，通过多通道数据采集器采集通过氧探头测得的气流氧浓度数值和通过热电偶树测得的火焰温度数值；

3)  、通过氧浓度控制装置调节进入透明玻璃筒内的氧气浓度，透过透明玻璃筒观察液体燃烧状况，至液体燃烧完毕后停止数据采集。

本发明的有益效果：此测定液体燃烧特性的装置和方法可通过氧浓度控制装置调节进入透明玻璃筒内的氧气浓度，从而通过肉眼观察和数据采集观察不同氧气浓度状态下液体燃烧状况，从而完成对液体燃烧特性的测定。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例整体结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明为一种测定液体燃烧特性的装置，包括倒扣设置的透明玻璃筒6和置于透明玻璃筒6内开口向上的液体燃烧杯5，透明玻璃筒6竖直放置于底座61上，与底座61相连设有可向透明玻璃筒6供气的供气装置及氧浓度控制装置4，透明玻璃筒6内设有氧探头3及与氧探头3相连的多通道数据采集器2和计算显示装置1，透明玻璃筒6内位于液体燃烧杯5的上方设有与多通道数据采集器2相连用于测量火焰温度和高度的热电偶树7。

一种测定液体燃烧特性的方法，包括以下步骤：

1)  、在液体燃烧杯5内加入可燃液体，通过供气装置向透明玻璃筒6供气，同时通过氧浓度控制装置4调节进入透明玻璃筒6内的气体至合适氧浓度；

2)  、点燃液体燃烧杯5内的可燃液体，通过多通道数据采集器2采集通过氧探头3测得的气流氧浓度数值和通过热电偶树7测得的火焰温度数值；

3)  、通过氧浓度控制装置4调节进入透明玻璃筒6内的氧气浓度，透过透明玻璃筒6观察液体燃烧状况，至液体燃烧完毕后停止数据采集。

此测定液体燃烧特性的装置和方法可通过氧浓度控制装置4调节进入透明玻璃筒6内的氧气浓度，从而通过肉眼观察和数据采集观察不同氧气浓度状态下液体燃烧状况，从而完成对液体燃烧特性的测定。

作为本发明优选的实施方式，液体燃烧杯5紧固有固定钢丝71，固定钢丝71的直径为1～3mm，热电偶树7竖直安装在固定钢丝71上。

固定钢丝71起到固定热电偶的作用，太粗会影响到玻璃筒内气体的流动，太细又无法固定热电偶，将固定钢丝的直径最终优选为1mm，可最好的保证其使用性能。

在添加可燃液体时，转动固定钢丝71，使得热电偶树7避开液体燃烧杯5的顶端，即可通过液体燃烧杯5的顶端向液体燃烧杯5内添加可燃液体。

作为本发明优选的实施方式，热电偶树7包括位于液体燃烧杯5上方的3～5根相互平行的热电偶，热电偶为K型铠装热电偶，K型铠装热电偶的铠装部分外护套外径为0.2～1.0mm。

选取3根相互平行的热电偶，分别能够测量火焰焰心、焰尖、火焰上方的温度；太细的热电偶比较容易损坏，太粗的热电偶灵敏度会下降，热电偶的铠装部分外护套外径选择为0.5mm，可保障热电偶的最佳灵敏度。

作为本发明优选的实施方式，各热电偶的水平部分长度为10～50mm，两相邻的热电偶间的距离及最低位热电偶与液体燃烧杯5顶端间的距离相等，所述距离为5～30mm。

热电偶的水平部分长度选择为30mm，热电偶的水平部分若太短则无法伸到火焰中心，太长则会影响实验中移动玻璃筒的操作；相邻的热电偶的间距设置为20mm，这样除了能够使各热电偶都位于火焰的不同部位以外，还能起到指示火焰的高度的作用。

作为本发明优选的实施方式，各热电偶的热接点位于液体燃烧杯5的中心法线上。

作为本发明优选的实施方式，液体燃烧杯5的容积为2～20ml，液体燃烧杯5为高温玻璃杯或者不锈钢杯。

选取不锈钢的液体燃烧杯5，容积设置为5ml，容积太小的液体燃烧杯其液体的燃烧时间太短，不利于稳定观测燃烧过程，容积太大则会造成燃料的浪费，也会提高实验失控而导致的火灾危险。

作为本发明优选的实施方式，多通道数据采集器2的通道数为6～20。使用6通道的数据采集器，这类采集器市场上很多种类，技术比较成熟，而且6通道也足够实验数据采集所需。

通过氧浓度控制装置4控制进入透明玻璃筒6内的氧浓度的过程中，可分别调节O2和N2的流量，使之达到目标氧浓度值。如果计算机中显示的氧浓度值比目标值低，则可增大O2的量或减小N2的量；如果计算机中显示的氧浓度值比目标值高，则可减小O2的量或增大N2的量；调节的过程同时保证进入玻璃筒气体的压力维持在0.1MPa。

装置使用过程中，在系统通电后，氧探头3会分析流经过氧探头3的气体的氧浓度，并传输对应的电流信号到多通道数据采集器2，同时热电偶树7的各热电偶也会分析流经热电偶热接点的气体的温度，并传输对应的电压信号到多通道数据采集器2。通过计算显示装置1启动计算机软件后，计算机会发送指令到多通道数据采集器2，后者将采集到的氧浓度信号和温度信号转换为数字信号反馈给计算显示装置，计算机软件能够使得计算显示装置显示出氧浓度信息和温度信息。

根据测试的现象，如果在某浓度下液体能够被点燃，则可通过热电偶树采集的温度信息，得到该氧浓度下的火焰温度以及持续燃烧时间的信息，如果在某浓度下液体可被点燃，而将氧浓度降低0.1～1.0%时，液体不能被点燃，则可判定该氧浓度为这种液体可被点燃的最低氧浓度。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种测定液体燃烧特性的装置，其特征在于：包括倒扣设置的透明玻璃筒（6）和置于所述透明玻璃筒（6）内开口向上的液体燃烧杯（5），所述透明玻璃筒（6）竖直放置于底座（61）上，与所述底座（61）相连设有可向透明玻璃筒（6）供气的供气装置及氧浓度控制装置（4），所述透明玻璃筒（6）内设有氧探头（3）及与氧探头（3）相连的多通道数据采集器（2）和计算显示装置（1），所述透明玻璃筒（6）内位于液体燃烧杯（5）的上方设有与多通道数据采集器（2）相连用于测量火焰温度和高度的热电偶树（7）。

2.根据权利要求1所述的测定液体燃烧特性的装置，其特征在于：所述液体燃烧杯（5）紧固有固定钢丝（71），所述固定钢丝（71）的直径为1～3mm，所述热电偶树（7）竖直安装在固定钢丝（71）上。

3.根据权利要求1或2所述的测定液体燃烧特性的装置，其特征在于：所述热电偶树（7）包括位于液体燃烧杯（5）上方的3～5根相互平行的热电偶，所述热电偶为K型铠装热电偶，所述K型铠装热电偶的铠装部分外护套外径为0.2～1.0mm。

4.根据权利要求3所述的测定液体燃烧特性的装置，其特征在于：各所述热电偶的水平部分长度为10～50mm，两相邻的所述热电偶间的距离及最低位热电偶与液体燃烧杯（5）顶端间的距离相等，所述距离为5～30mm。

5.根据权利要求3所述的测定液体燃烧特性的装置，其特征在于：各所述热电偶的热接点位于液体燃烧杯（5）的中心法线上。

6.根据权利要求1或2所述的测定液体燃烧特性的装置，其特征在于：所述液体燃烧杯（5）的容积为2～20ml，所述液体燃烧杯（5）为高温玻璃杯或者不锈钢杯。

7.根据权利要求1或2所述的测定液体燃烧特性的装置，其特征在于：所述多通道数据采集器（2）的通道数为6～20。

8.根据权利要求1所述装置测定液体燃烧特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、在液体燃烧杯（5）内加入可燃液体，通过供气装置向透明玻璃筒（6）供气，同时通过氧浓度控制装置（4）调节进入透明玻璃筒（6）内的气体至合适氧浓度；

2）、点燃液体燃烧杯（5）内的可燃液体，通过多通道数据采集器（2）采集通过氧探头（3）测得的气流氧浓度数值和通过热电偶树（7）测得的火焰温度数值；

3）、通过氧浓度控制装置（4）调节进入透明玻璃筒（6）内的氧气浓度，透过透明玻璃筒（6）观察液体燃烧状况，至液体燃烧完毕后停止数据采集。