CN108490111A - 定容管式火焰传播测定装置 - Google Patents

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Abstract

定容管式火焰传播测定装置，涉及热燃测定装置，所述测定装置计时器（6）与上部传感器（11）和下部传感器（12）连接；恒温控制器（20）与热电偶（25）和加热丝（10）相连；点火控制器（21）和点火探针（22）相连；调压控制器（18）与丝杠电机（16）、抽气器（19）和压力传感器（24）相连；定容管控制阀（5）与上气口（26）相连；标气进气阀（1）、测试气体进气阀1（2）、测试气体进气阀2（3）和上排气阀（4）与定容管控制阀（5）相连。该装置一体化的管式结构减少了连接部件，提高了定容管密封性，减少真空状态下的漏气现象；利用活塞进行注气排气工作，可以将定容管内部气体全部排出，提高了被测气体成分准确度；提高了被测气体成分精度；火焰传播特性测试的精确度。

Description

定容管式火焰传播测定装置
技术领域
本发明涉及一种热燃测定装置，特别是涉及一种定容管式火焰传播测定装置。
背景技术
我国是石油、天然气消耗大国，石油和天然气等化石燃料的清洁高效利用是解决能源紧缺问题的重要途径。石油、天然气等CnHm燃料燃烧易产生CO、NOx和碳黑等有害物质，降低燃烧效率同时造成大气污染，因此掌握石油、天然气等CnHm燃料的燃烧特性是设计及运行相关设备的重要依据。同时工业上煤气、石油、天然气运输的重要工具都是将其储存在密闭的空间，因为燃气泄漏导致火灾和爆炸的事故时有发生。因此，对于密闭空间的气体、液体雾化燃烧的性质研究也是具有非常重要的科学意义和应用价值的。
气体、液体燃料的火焰传播特性是研究石油、天然气等CnHm燃料燃烧特性重要指标，目前火焰传播特性的测量主要采用粒子成像测速仪（PIV）联合定容弹技术。公开号为CN103698274B的发明专利“一种用于喷雾、燃烧和碳烟生成测试的多功能定容弹”采用正交多面体结构，利用激光测试方法透过2到6个光学窗口对定容弹内的燃烧现象进行测量。公开号为CN103926196A的发明专利“一种球形多功能定容弹”采用球形本体，利用激光等光学测试方法透过2个及以上窗孔对定容弹内的燃烧现象进行测量。以上火焰传播特性测试装置均采用抽真空装置进行内部气体置换，面临几个问题：定容弹抽真空后，对定容弹密封状况要求极高，容易造成泄露导致真空破坏；定容弹抽真空进行内部气体置换过程中，由于气体之间分子扩散现象的存在，内部气体很难全部被置换导致被测气体成分出现偏差；定容弹加热气体需要时间长，容易造成被测气体温度场不均匀导致结果出现偏差。发明内容
本发明的目的在于提供一种定容管式火焰传播测定装置，该装置一体化的管式结构减少了连接部件，提高了定容管密封性，减少真空状态下的漏气现象；利用活塞进行注气排气工作，可以将定容管内部气体全部排出，提高了被测气体成分准确度；提高了被测气体成分精度；火焰传播特性测试的精确度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明定容管式火焰传播测定装置，包括：标气进气阀、测试气体进气阀1、测试气体进气阀2、上排气阀、定容管控制阀、计时器、装置外壳、定容管、高反涂层、加热丝、上部传感器、下部传感器、活塞、拉杆、丝杠、丝杠电机、下气口、调压控制器、抽气器、恒温控制器、点火控制器、点火探针、注射密封塞、压力传感器、热电偶、上气口、下排气阀、上气室、下气室、保温层。
所述的计时器与上部传感器和下部传感器连接；所述的恒温控制器与热电偶和加热丝相连；所述的点火控制器和点火探针相连；所述的调压控制器与丝杠电机、抽气器和压力传感器相连；所述的定容管控制阀与上气口相连；所述的标气进气阀、测试气体进气阀1、测试气体进气阀2和上排气阀与定容管控制阀相连；所述的拉杆上部与活塞相连，下部与丝杠相连；所述的丝杠下部与丝杠电机相连；所述的下气口与抽气器相连；所述的装置外壳向内依次布置保温层、定容管和高反涂层。
所述的注射密封塞采用双锥台结构，嵌入装置外壳和定容管外壁内部。
所述的注射密封塞采用耐高温、抗氧化、弹性材料，包括橡胶。
所述的加热丝埋入保温层内，环绕在定容管外部。
所述的高反涂层采用金属电镀涂层，包括金基合金电镀层。
所述的计时器采用高灵敏度计时器，包括光电计时器。
所述的上部传感器和下部传感器采用高灵敏度传感器，包括光电传感器。
本发明的优点与效果是：
1、本发明设置了定容管，一体化制造的管式结构减少了连接部件，提高了定容管密封性，减少真空状态下的漏气现象；
2、本发明设置了活塞，利用活塞进行注气排气工作，可以将定容管内部气体全部排出，提高了被测气体成分准确度；
3、本发明设置了上排气阀和定容管控制阀，利用上排气阀将注气管道内部气体排出，利用定容管控制阀将被测气体注入定容管内，提高了被测气体成分精度；
4、本发明设置了高反涂层，利用高反涂层的高反射率、低吸收率和低发射率的特性，减少定容管内壁对火焰传播的影响，提高了火焰传播特性测试的精确度。
5、本发明设置了由活塞分隔的上气室和下气室，上气室和下气室通过压力控制器控制保证气压平衡，减少上气室和下气室之间的漏气现象，提高了被测气体成分精度。
附图说明
图1为本发明装置的示意图。
其中：1.标气进气阀、2.第一测试气体进气阀、3.第二测试气体进气阀、4.上排气阀、5.定容管控制阀、6.计时器、7.装置外壳、8.定容管、9.高反涂层、10.加热丝、11.上部传感器、12.下部传感器、13.活塞、14.拉杆、15.丝杠、16.丝杠电机、17.下气口、18.调压控制器、19.抽气器、20.恒温控制器、21.点火控制器、22.点火探针、23.注射密封塞、24.压力传感器、25.热电偶、26.上气口、27.下排气阀、28.上气室、29.下气室、30.保温层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例
根据图1详细说明本发明的具体结构。本发明采用燃气和空气预混燃烧的方式，包括标气进气阀、第一测试气体进气阀、第二测试气体进气阀、上排气阀、定容管控制阀、计时器、装置外壳、定容管、高反涂层、加热丝、上部传感器、下部传感器、活塞、拉杆、丝杠、丝杠电机、下气口、调压控制器、抽气器、恒温控制器、点火控制器、点火探针、注射密封塞、压力传感器、热电偶、上气口、下排气阀、上气室、下气室、保温层。计时器与上部传感器和下部传感器连接。恒温控制器与热电偶和加热丝相连。点火控制器和点火探针相连。调压控制器与丝杠电机、抽气器和压力传感器相连。定容管控制阀与上气口相连。标气进气阀、第一测试气体进气阀、第二测试气体进气阀和上排气阀与定容管控制阀相连。拉杆上部与活塞相连，下部与丝杠相连。丝杠下部与丝杠电机相连。下气口与抽气器相连。装置外壳向内依次布置保温层、定容管和高反涂层。注射密封塞嵌入装置外壳和定容管外壁内部。加热丝埋入保温层内，环绕在定容管外部。
具体工作原理如下：
测试气体燃料火焰传播特性时，定容管中的活塞通过连接丝杠电机的丝杠滑动到定容管顶部，上部气室中的气体通过上气口和上排气阀排出，待测气体通过标气进气阀或通过测试气体进气阀1及测试气体进气阀2进入注气管道，通过上排气阀排出管道内部残余气体后通过定容管控制阀和上气口进入定容管，同时控制活塞向下滑动到下部传感器位置以下，通过以上功能保证了待测气体成分的准确度。利用调压控制器接受压力传感器压力信号并控制丝杠电机及连接的丝杠带动活塞移动改变上气室气体压力，利用调压控制器接受压力传感器压力信号并控制抽气器抽取下气室内气体，保证上气室在负压状态下时与下气室压力相平衡，防止下气室向上气室泄漏气体，保证了待测气体成分的准确度。恒温控制器通过热电偶感受上气室内温度，通过加热丝加热定容管到预定温度。上气室内待测气体温度达到设定值后，通过点火控制器控制点火探针进行点火，火焰锋面在上气室内自上向下传播。定容管内部设置采用金基合金电镀层的高反涂层，降低定容管内壁与火焰锋面之间的热交换，提高了测试精度。点火后通过光电计时器利用上部传感器和下部传感器感应的火焰光学信号进行计时从而计算出待测气体的火焰传播速度。
测试液体燃料火焰传播特性时，定容管中的活塞通过连接丝杠电机的丝杠滑动到定容管顶部，上部气室中的气体通过上气口和上排气阀排出。定容管上部在装置外壳和定容管外壁内部之间嵌入一个双锥台结构的橡胶注射密封塞用于注射液体燃料同时具备密封作用。待测液体燃料通过注射密封塞进入定容管，同时控制活塞向下滑动到下部传感器位置以下，上气室达到一定真空度时待测液体燃料气化，助燃气体通过测试气体进气阀1或测试气体进气阀2进入注气管道，通过上排气阀排出管道内部残余气体后通过定容管控制阀和上气口进入定容管内与待测液体燃料混合，通过以上功能保证了待测液体成分的准确度。利用调压控制器接受压力传感器压力信号并控制丝杠电机及连接的丝杠带动活塞移动改变上气室气体压力，利用调压控制器接受压力传感器压力信号并控制抽气器抽取下气室内气体，保证上气室在负压状态下时与下气室压力相平衡，防止下气室向上气室泄漏气体，保证了待测液体成分的准确度。恒温控制器通过热电偶感受上气室内温度，通过加热丝加热定容管到预定温度。上气室内待测气体温度达到设定值后，通过点火控制器控制点火探针进行点火，火焰锋面在上气室内自上向下传播。定容管内部设置采用金基合金电镀层的高反涂层，降低定容管内壁与火焰锋面之间的热交换，提高了测试精度。点火后通过光电计时器利用上部传感器和下部传感器感应的火焰信号进行计时从而计算出待测液体的火焰传播速度。
发明的定容管式火焰传播测定装置在测试前，首先进行标准气体、液体火焰传播测定，测试结果与已知标准值比较进而计算出校准系数，待测气体、液体火焰传播测试结果通过校准系数校准，提高了测试精度。

Claims (3)

1.定容管式火焰传播测定装置，包括进气阀、排气阀、控制阀、计时器、传感器、活塞、丝杠、电机、温控制器，其特征在于，所述测定装置计时器（6）与上部传感器（11）和下部传感器（12）连接；恒温控制器（20）与热电偶（25）和加热丝（10）相连；点火控制器（21）和点火探针（22）相连；调压控制器（18）与丝杠电机（16）、抽气器（19）和压力传感器（24）相连；定容管控制阀（5）与上气口（26）相连；标气进气阀（1）、测试气体进气阀1（2）、测试气体进气阀2（3）和上排气阀（4）与定容管控制阀（5）相连；拉杆（14）上部与活塞（13）相连，下部与丝杠（15）相连；丝杠（15）下部与丝杠电机（16）相连；下气口（17）与下排气阀（27）相连；装置外壳（7）向内依次布置保温层（30）、定容管（8）和高反涂层（9）；注射密封塞（23）采用双锥台结构，嵌入装置外壳（7）和定容管（8）外壁内部；加热丝（10）埋入保温层（30）内，环绕在定容管（8）外部；高反涂层（9）为金属电镀涂层，包括金基合金电镀层；计时器（6）采用高灵敏度计时器，包括光电计时器；上部传感器（11）和下部传感器（12）采用高灵敏度传感器，包括光电传感器。
2.根据权利要求1所述的定容管式火焰传播测定装置，其特征在于，所述装置还包括以下部件：标气进气阀（1）、测试气体进气阀1（2）、测试气体进气阀2（3）、上排气阀（4）、定容管控制阀（5）、计时器（6）、装置外壳（7）、定容管（8）、高反涂层（9）、加热丝（10）、上部传感器（11）、下部传感器（12）、活塞（13）、拉杆（14）、丝杠（15）、丝杠电机（16）、下气口（17）、调压控制器（18）、抽气器（19）、恒温控制器（20）、点火控制器（21）、点火探针（22）、注射密封塞（23）、压力传感器（24）、热电偶（25）、上气口（26）、下排气阀（27）、上气室（28）、下气室（29）、保温层（30）。
3.根据权利要求1所述的定容管式火焰传播测定装置，其特征在于，所述注射密封塞（23）采用耐高温、抗氧化、弹性材料，包括橡胶。
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