CN109443785B - 一种研究碳氢混合气冷凝的试验台架及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种研究碳氢混合气冷凝的试验台架及其试验方法，包括依次连通的压气机、新鲜空气进气管、低温空气加热器、混合气管、混合气加热器、热混合气管、冷却器和排气管；新鲜空气进气管、混合气管和热混合气管内均连接有检测混合气温度和压力的传感器；多个碳氢喷射系统的喷射器设于混合气管内；热混合气管内还设有前端气体分析仪；排气管内还设有后端气体分析仪和颗粒分析仪；还包括有可操控和读取、记录所有传感器数据的控制装置。本发明可进行不同浓度、成分、温度、流量、碳氢比的碳氢混合气的冷凝试验；通过改变喷油量和燃料种类可实时改变碳氢混合气的成分和配比。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机排气后处理技术领域，具体为一种研究碳氢混合气冷凝的试验台架及其试验方法。
背景技术
随着能源短缺和环境污染的愈加严重，发展节能环保动力成为汽车行业的挑战之一。废气再循环冷却技术因其能有效降低发动机NOx的排放且对原机改变较少或基本不改动等优势已被汽车厂商广泛采用。然而，废气再循环冷却器受废气影响，再加上冷却作用，在冷却器换热管内表面会沉积炭黑。这些沉积物随着时间的增长会使冷却器的导热性能降低20％～30％，压力损失增加两倍。冷却器性能的变差会导致发动机排放NOx和PM，并产生经济性恶化。废气中的碳氢化合物(Hydrocarbons，HC)主要是燃烧过程中未来得及燃烧或未完成燃烧的燃料或润滑油。废气通过废气再循环冷却器时废气中的HC会凝结在低于废气温度的冷却器内壁面。由冷却器积碳的形成过程可知HC的沉积是碳烟颗粒能够黏结在壁面上的前提条件，又根据已有研究可知HC和颗粒物是冷却器污染的主要污染物。因此，为进一步明确冷却器污染的详细机理，研究HC在废气再循环冷却器内的冷凝行为就十分必要。这对于废气再循环冷却器内HC冷凝主动控制策略的研究以及缓解冷却器污染问题也很有价值。然而，目前还未有专门用于此项研究的试验系统和试验方法。
发明内容
本发明提供了一种研究碳氢混合气冷凝的试验台架及其试验方法，为研究碳氢混合气的冷凝行为提供了一个试验平台。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种研究碳氢混合气冷凝的试验台架，包括依次连通的压气机、新鲜空气进气管、低温空气加热器、混合气管、混合气加热器、热混合气管、冷却器和排气管；
新鲜空气进气管内从进气端到出气端依次设有新鲜空气进气阀、流量计、低温空气压力传感器、低温空气温度传感器；
混合气管的进气端设有高温空气温度传感器；多个碳氢喷射系统的喷射器设于混合气管内；
热混合气管内从进气端到出气端依次设有混合气温度传感器、前端气体分析仪、进气温度传感器、进气压力传感器；
排气管内从进气端到出气端依次设有出气温度传感器、出气压力传感器、后端气体分析仪、颗粒分析仪；
混合气加热器连接有混合气加热控制继电器；低温空气加热器连接有低温空气加热控制继电器；
还包括有控制装置；压气机的调压阀、新鲜空气进气阀、流量计、低温空气压力传感器、低温空气温度传感器、喷射器、混合气温度传感器、前端气体分析仪、进气温度传感器、进气压力传感器、出气温度传感器、出气压力传感器、后端气体分析仪、颗粒分析仪、混合气加热控制继电器、低温空气加热控制继电器均与控制装置电连接，并由控制装置操控和读取、记录数据。
根据上述方案，所述冷却器连通有冷却液恒温系统；冷却液恒温系统包括依次连通的冷却液出水管、冷却液加热器、回水管、储液桶、储液桶出水管、水泵、冷却液进水管；所述冷却器的出水口与冷却液出水管连通，冷却器的进水口与冷却液进水管连通；冷却液加热器连接有冷却液加热控制继电器，冷却液加热控制继电器与控制装置电连接。
进一步的，所述碳氢喷射系统包括燃料箱、油水分离器、燃油滤清器、油泵、调压阀、喷射器；燃料箱出油口与油水分离器进油口连通，油水分离器出油口与燃油滤清器进油口连通，燃油滤清器回油口与燃料箱回油口连通，燃油滤清器出油口与调压阀回油三通接口进油口连通，调压阀回油三通接口出油口与油泵进油口连通，油泵出油口与调压阀出油三通接口进油口连通，调压阀出油三通接口的一个出油口与调压阀进油口连通，调压阀出油口与调压阀回油三通接口回油口连通，调压阀出油三通接口的另一个出油口与喷射器进油口连通。
一种如上所述的研究碳氢混合气冷凝的试验台架试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
根据试验需要完成上述试验台架的安装，运行所述试验台架；
根据试验要求将热混合器管内的碳氢混合气温度、碳氢混合气浓度、碳氢混合气流量、混合气管内的混合气压力调节到目标值状态，调节方法如下：
控制装置将目标低温空气压力的控制信号发送至压气机的调压阀，并判断执行调压之后所接收到的低温空气压力传感器的压力信号与目标低温空气压力的差值是否在误差范围内；若不在范围内，则判断低温空气压力传感器的信号是否大于目标低温空气压力，若是，则减小压气机的调压阀开度；反之，则增大压气机的调压阀的开度；
所述控制装置将目标流量值转化为新鲜空气进气阀的开度信号并发送至新鲜空气进气阀以控制新鲜空气流量，并将控制装置接收到的流量计信号与目标流量值进行对比，判断两者的差值是否在误差范围内，若不在范围内，则判断流量计信号是否大于目标流量值；若是，则减小新鲜空气进气阀的开度；反之，则增大新鲜空气进气阀的开度；该目标流量值即为目标碳氢混合气流量值；
所述控制装置根据目标高温空气温度结合高温空气温度传感器信号确定低温空气加热控制继电器的开断信号并发送给低温空气加热控制继电器以控制低温空气加热器的工作状态；控制装置实时接收高温空气温度传感器信号并计算高温空气温度传感器温度信号与目标高温空气温度的差值，判断该差值是否在设定的误差范围内，若不在范围内，则判断高温空气温度传感器信号是否大于目标高温空气温度；若是，则将低温空气加热控制继电器断开信号发送给低温空气加热控制继电器，即低温空气加热器停止工作；反之，则将低温空气加热控制继电器接通信号发送给低温空气加热控制继电器，即低温空气加热器开始工作；
所述控制装置根据设定的目标碳氢混合气温度结合混合气温度传感器信号确定混合气加热控制继电器的通断信号以控制混合气加热器的工作状态，达到目标碳氢混合气温度在误差范围内波动的目的；控制装置接收混合气温度传感器信号并计算混合气温度传感器信号与目标碳氢混合气温度的差值，判断其差值是否在设定误差范围内，若不在范围内，则判断混合气温度传感器信号是否大于目标碳氢混合气温度，若是，则控制装置将混合气加热控制继电器的断开信号发送给混合气加热控制继电器以使混合气加热器停止工作；反之，则将混合气加热控制继电器的接通信号发送给混合气加热控制继电器以使混合气加热器开始工作；所述目标碳氢混合气温度的设定必须满足在此温度下混合气中碳氢化合物全为气态这一条件；
所述控制装置根据设定的各燃料目标喷射量控制喷射器喷射量，由此控制目标碳氢混合气浓度；所述控制装置根据所选燃料的分子大小确定各个碳氢喷射系统中喷射器的先后喷射顺序，燃料的喷射顺序遵循先喷射大分子燃料后喷射小分子燃料的原则，以保证碳氢混合气混合较为均匀；控制装置计算喷射量的计算方法如下：
根据目标碳氢混合气浓度、碳氢混合气理化性质要求选择所要喷射的燃料CxHyOz，记为：
燃料Cx1Hy1Oz1，燃料Cx2Hy2Oz2……燃料CxnHynOzn；
对应燃料的喷射质量比例记为a1％，a2％.....an％；
对应燃料的质量分数记为b1％，b2％......bn％；
所选燃料对应的喷射质量记为m1，m2……mn；
根据设定的碳氢混合气浓度、碳氢混合气流量以及新鲜空气通气时间算出总喷射碳氢质量，计算方法如下，
M＝k×H×q×t
其中，M表示混合气中碳氢总质量，单位kg；H表示碳氢混合气浓度，由前端气体分析仪测定，单位ppm；q表示碳氢混合气流量，由流量计测定，单位m3/h；t表示新鲜空气通气时间，由控制装置决定，单位h；k表示体积浓度换算为质量浓度的换算系数；
则有
…
待碳氢混合气的各参数均已达到目标值后，将所述碳氢混合气通入冷却器中；前端气体分析仪和后端气体分析仪分别采集冷却器进气端和冷却器出气端的碳氢混合气浓度后储存并显示到显示器，颗粒分析仪将采集到的碳氢混合气的颗粒物粒径浓度储存并显示到显示器；通过比较冷却器进气端、出气端碳氢混合气浓度的差别就可计算出碳氢混合气在冷却器换热管内的冷凝数量；通过分析冷却器出气端碳氢混合气的颗粒物粒径浓度，可知道气态碳氢混合气经冷却器冷却后冷凝成为颗粒的粒径分布和数量分布；
通过改变燃料喷射量和燃料种类以改变冷却器进气端碳氢混合气的成分配比，通过控制装置改变目标碳氢混合气温度以改变冷却器进气端的碳氢混合气的温度；通过控制装置改变目标流量以改变冷却器进气端的碳氢混合气流量；也可同时改变冷却器进气口的碳氢混合气的至少两个参数，通过比较分析不同初始状态的碳氢混合气通入冷却器后冷却器进气端、出气端碳氢混合气的浓度可计算出碳氢混合气经冷却器冷却后的冷凝数量、经冷却器冷却后碳氢混合气中凝结成碳氢颗粒的粒径分布和数量分布，可知道碳氢混合气成分配比、温度、流量等单一因素以及其各因素耦合对碳氢混合气的冷凝行为的影响规律；
通过改变冷却液恒温系统的冷却液目标温度设置以改变冷却液温度，通过对比不同冷却液温度条件下冷却器出气端、进气端的碳氢混合气的浓度的变化可分析出其冷凝数量的变化，对比冷却器出气端的碳氢颗粒的粒径浓度的变化可分析得到碳氢混合气中碳氢凝结而成的颗粒的粒径分布和数量分布的变化，更进一步地，可得冷却液温度对碳氢混合气冷凝行为的影响规律；
通过改变冷却器换热管的长度，对比碳氢混合气通过不同长度冷却器后冷却器进气端、出气端浓度的变化可得碳氢混合气的冷凝数量的变化，对比碳氢混合气通过不同长度冷却器后冷却器出气端碳氢混合气中碳氢颗粒的粒径浓度的变化可得碳氢混合气中碳氢颗粒的粒径分布和数量分布的变化，更进一步地，可分析得到冷却器换热管长对碳氢混合气的冷凝行为的影响规律。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：可进行不同浓度、成分、温度、流量的碳氢混合气的冷凝试验；通过改变喷油量和燃料种类可实时改变碳氢混合气的成分和配比；通过改变冷却器进气端碳氢混合气的单一参数，可研究单一参数对碳氢混合气冷凝行为的影响规律；通过改变冷却器进气端碳氢混合气的多个参数，可研究多因素耦合对碳氢混合气的冷凝行为的影响规律；通过改变冷却器的参数，还可研究冷却器的参数对碳氢混合气冷凝的影响规律；通过改变冷却液温度可研究冷却液温度对碳氢混合气冷凝的影响规律。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，图中各标号的释义为：颗粒分析仪1，后端气体分析仪2，进气压力传感器3，进气温度传感器4，混合气温度传感器5，混合气加热器6，喷射器7，进油管8，调压阀9，调压阀出油三通接口10，油泵11，调压阀回油管12，调压阀回油三通接口13，滤清器出油管14，燃油滤清器15，分离器出油管16，油水分离器17，燃料箱出油管18，滤清器回油管19，燃料箱20，压气机21，新鲜空气进气阀22，流量计23，低温空气压力传感器24，低温空气温度传感器25，新鲜空气进气管26，低温空气加热器27，高温空气温度传感器28，低温空气加热控制继电器29，混合气加热控制继电器30，冷却液加热控制继电器31，冷却液加热器32，储液桶33，冷却液温度传感器34，出水温度传感器35，水泵36，进水温度传感器37，冷却器38，出气温度传感器39，出气压力传感器40，排气管41，混合气管42，前端气体分析仪43。
本发明包括以下部分：
一个冷却液恒温系统，包括水泵36、储液桶33、冷却液加热器32、进水温度传感器安装座、出水温度传感器安装座。冷却液储液桶33出水口与水泵36进水口通过储液桶出水管相连。水泵36出水口与冷却器38进水口通过冷却液进水管相连。冷却器38出水口与冷却液加热器32进水口通过冷却液出水管相连。冷却液加热器32出水口与冷却液储液桶33回水口通过回水管相连。冷却器38进水口设有进水温度传感器安装座。冷却器38出水口设有出水温度传感器安装座。
多个碳氢喷射系统，碳氢喷射系统包括喷射器7、进油管8、调压阀9、油泵11、燃油滤清器15、油水分离器17、燃料箱出油管18、滤清器回油管19、燃料箱20、分离器出油管16、滤清器出油管14、调压阀回油三通接口13、调压阀出油三通接口10。燃料箱20与油水分离器17进油口通过燃料箱出油管18相连。油水分离器17出油口与燃油滤清器15进油口通过分离器出油管16相连。燃油滤清器15回油口与燃料箱20通过滤清器回油管19相连。燃油滤清器15出油口与调压阀回油三通接口13的进油口通过滤清器出油管14相连。调压阀回油三通接口13的出油口与油泵11进油口通过油泵进油管相连。调压阀回油三通接口13的回油口与调压阀9回油口通过调压阀回油管12相连。油泵11出油口与调压阀出油三通接口10的进油口通过油泵出油管相连。调压阀出油三通接口10的一个出油口与调压阀9进油口通过调压阀进油管相连。调压阀出油三通接口10的另一出油口与喷射器7进油口通过进油管8相连。喷射器7置于混合气管42内，喷射器7的数量由碳氢燃料种类决定。
一个研究碳氢混合气冷凝的试验台架，主要包括控制系统、压气机21、新鲜空气进气阀22、流量计23、新鲜空气进气管26、低温空气压力传感器安装座、低温空气温度传感器安装座、低温空气加热器27、高温空气温度传感器安装座、碳氢喷射系统、混合气管42、混合气加热器6、热混合气管、混合气温度传感器安装座、进气温度传感器安装座、进气压力传感器安装座、前端气体分析仪43、后端气体分析仪2、颗粒分析仪1、冷却器38、冷却液恒温系统、排气管41、出气温度传感器安装座、出气压力传感器安装座。压气机21与新鲜空气进气管26进气端相连。新鲜空气进气管26从进气端起依次装有新鲜空气进气阀22、流量计23、低温空气压力传感器安装座、低温空气温度传感器安装座。新鲜空气进气管26出气端与低温空气加热器27进气口相连。低温空气加热器27出气口与混合气管42进气端相连。混合气管42从进气端起依次装有高温空气温度传感器安装座、若干喷射器7。混合气管42的出气端与混合气加热器6进气口相连。混合气加热器6出气口与热混合气管进气端相连。热混合气管从进气端起依次装有混合气温度传感器安装座、前端气体分析仪43、进气温度传感器安装座、进气压力传感器安装座。热混合气管出气端与冷却器38进气口相连。冷却器38出气口与排气管41进气端相连。排气管41上依次装有出气温度传感器安装座、出气压力传感器安装座、后端气体分析仪2、颗粒分析仪1。
控制系统包括控制装置、低温空气压力传感器24、低温空气温度传感器25、高温空气温度传感器28、混合气温度传感器5、进气温度传感器4、进气压力传感器3、出气温度传感器39、出气压力传感器40、进水温度传感器37、出水温度传感器35、冷却液温度传感器34、冷却液加热器32、低温空气加热控制继电器29、混合气加热控制继电器30、冷却液加热控制继电器31、喷射器7、显示器。低温空气压力传感器24装在低温空气压力传感器安装座上。低温空气温度传感器25装在低温空气温度传感器安装座上。高温空气温度传感器28安装在高温空气温度传感器安装座上。混合气温度传感器5装在混合气温度传感器安装座上。进气温度传感器4装在进气温度传感器安装座上。进气压力传感器3装在进气压力传感器安装座上。出气温度传感器39装在出气温度传感器安装座上。出气压力传感器40装在出气压力传感器安装座上。进水温度传感器37装在进水温度传感器安装座上。出水温度传感器35装在出水温度传感器安装座上。冷却液温度传感器34装于储液桶33中。冷却液加热器32与冷却液加热控制继电器31相连。低温空气加热器27与低温空气加热控制继电器29相连。混合气加热器6与混合气加热控制继电器30相连。
本发明的另一目的是提供上述研究碳氢混合气冷凝的试验台架的试验方法，包括以下步骤：
根据试验需要完成上述试验台架的安装，运行所述试验台架。
根据试验要求将热混合器管内的碳氢混合气温度、碳氢混合气浓度、碳氢混合气流量、混合气管42内的混合气压力(由低温空气压力传感器24测定)调节到目标值状态，调节方法如下：
控制装置将目标低温空气压力的控制信号发送至压气机21的调压阀，并判断执行调压之后所接收到的低温空气压力传感器24的压力信号与目标低温空气压力的差值是否在误差范围内。若不在范围内，则判断低温空气压力传感器24的信号是否大于目标低温空气压力，若是，则减小压气机21的调压阀开度；反之，则增大压气机21的调压阀的开度。
所述控制装置将目标流量值转化为新鲜空气进气阀22的开度信号并发送至新鲜空气进气阀22以控制新鲜空气流量，并将控制装置接收到的流量计23信号与目标流量值进行对比，判断两者的差值是否在误差范围内，若不在范围内，则判断流量计23信号是否大于目标流量值；若是，则减小新鲜空气进气阀22的开度；反之，则增大新鲜空气进气阀22的开度。该目标流量值即为目标碳氢混合气流量值。
所述控制装置根据目标高温空气温度结合高温空气温度传感器28信号确定低温空气加热控制继电器29的开断信号并发送给低温空气加热控制继电器29以控制低温空气加热器27的工作状态。控制装置实时接收高温空气温度传感器28信号并计算高温空气温度传感器28温度信号与目标高温空气温度的差值，判断该差值是否在设定的误差范围内，若不在范围内，则判断高温空气温度传感器28信号是否大于目标高温空气温度；若是，则将低温空气加热控制继电器29断开信号发送给低温空气加热控制继电器29，即低温空气加热器27停止工作；反之，则将低温空气加热控制继电器29接通信号发送给低温空气加热控制继电器29，即低温空气加热器27开始工作。
所述控制装置根据设定的目标碳氢混合气温度结合混合气温度传感器5信号确定混合气加热控制继电器30的通断信号以控制混合气加热器6的工作状态，达到目标碳氢混合气温度在误差范围内波动的目的。控制装置接收混合气温度传感器5信号并计算混合气温度传感器5信号与目标碳氢混合气温度的差值，判断其差值是否在设定误差范围内，若不在范围内，则判断混合气温度传感器5信号是否大于目标碳氢混合气温度，若是，则控制装置将混合气加热控制继电器30的断开信号发送给混合气加热控制继电器30以使混合气加热器6停止工作；反之，则将混合气加热控制继电器30的接通信号发送给混合气加热控制继电器30以使混合气加热器6开始工作。所述目标碳氢混合气温度的设定必须满足在此温度下混合气中碳氢化合物全为气态这一条件。
所述控制装置根据设定的各燃料目标喷射量控制喷射器7喷射量，由此控制目标碳氢混合气浓度。所述控制装置根据所选燃料的分子大小确定各个碳氢喷射系统中喷射器7的先后喷射顺序，燃料的喷射顺序遵循先喷射大分子燃料后喷射小分子燃料的原则，以保证碳氢混合气混合较为均匀。
控制装置计算喷射量的计算方法如下：
根据目标碳氢混合气浓度、碳氢混合气理化性质要求选择所要喷射的燃料CxHyOz，记为：
燃料Cx1Hy1Oz1，燃料Cx2Hy2Oz2……燃料CxnHynOzn；
对应燃料的喷射质量比例记为a1％，a2％.....an％；
对应燃料的质量分数记为b1％，b2％......bn％；
所选燃料对应的喷射质量记为m1，m2……mn；
根据设定的碳氢混合气浓度、碳氢混合气流量以及新鲜空气通气时间算出总喷射碳氢质量，计算方法如下，
M＝k×H×q×t
其中，M表示混合气中碳氢总质量，单位kg；H表示碳氢混合气浓度，由前端气体分析仪43测定，单位ppm；q表示碳氢混合气流量，由流量计23测定，单位m3/h；t表示新鲜空气通气时间，由控制装置决定，单位h；k表示体积浓度换算为质量浓度的换算系数。
则有
…
待碳氢混合气的各参数均已达到目标值后，将所述碳氢混合气通入冷却器38中。前端气体分析仪43和后端气体分析仪2分别采集冷却器38进气端和冷却器38出气端的碳氢混合气浓度后储存并显示到显示器，颗粒分析仪1将采集到的碳氢混合气的颗粒物粒径浓度储存并显示到显示器。通过比较冷却器38进气端、出气端碳氢混合气浓度的差别就可计算出碳氢混合气在冷却器38换热管内的冷凝数量；通过分析冷却器38出气端碳氢混合气的颗粒物粒径浓度，可知道气态碳氢混合气经冷却器38冷却后冷凝成为颗粒的粒径分布和数量分布。
通过改变燃料喷射量和燃料种类以改变冷却器38进气端碳氢混合气的成分配比，通过控制装置改变目标碳氢混合气温度以改变冷却器38进气端的碳氢混合气的温度；通过控制装置改变目标流量以改变冷却器38进气端的碳氢混合气流量；也可同时改变冷却器38进气口的碳氢混合气的两个及其以上个参数，通过比较分析不同初始状态的碳氢混合气通入冷却器38后冷却器38进气端、出气端碳氢混合气的浓度可计算出碳氢混合气经冷却器38冷却后的冷凝数量、经冷却器38冷却后碳氢混合气中凝结成碳氢颗粒的粒径分布和数量分布，可知道碳氢混合气成分配比、温度、流量等单一因素以及其各因素耦合对碳氢混合气的冷凝行为的影响规律。
通过改变冷却液恒温系统的冷却液目标温度设置以改变冷却液温度，通过对比不同冷却液温度条件下冷却器38出气端、进气端的碳氢混合气的浓度的变化可分析出其冷凝数量的变化，对比冷却器38出气端的碳氢颗粒的粒径浓度的变化可分析得到碳氢混合气中碳氢凝结而成的颗粒的粒径分布和数量分布的变化，更进一步地，可得冷却液温度对碳氢混合气冷凝行为的影响规律。
通过改变冷却器38换热管的长度，对比碳氢混合气通过不同长度冷却器38后冷却器38进气端、出气端浓度的变化可得碳氢混合气的冷凝数量的变化，对比碳氢混合气通过不同长度冷却器38后冷却器出气端碳氢混合气中碳氢颗粒的粒径浓度的变化可得碳氢混合气中碳氢颗粒的粒径分布和数量分布的变化，更进一步地，可分析得到冷却器38换热管长对碳氢混合气的冷凝行为的影响规律。
Claims (4)
1.一种研究碳氢混合气冷凝的试验台架，其特征在于：包括依次连通的压气机(21)、新鲜空气进气管(26)、低温空气加热器(27)、混合气管(42)、混合气加热器(6)、热混合气管、冷却器(38)和排气管(41)；
新鲜空气进气管(26)内从进气端到出气端依次设有新鲜空气进气阀(22)、流量计(23)、低温空气压力传感器(24)、低温空气温度传感器(25)；
混合气管(42)的进气端设有高温空气温度传感器(28)；多个碳氢喷射系统的喷射器(7)设于混合气管(42)内；
热混合气管内从进气端到出气端依次设有混合气温度传感器(5)、前端气体分析仪(43)、进气温度传感器(4)、进气压力传感器(3)；
排气管(41)内从进气端到出气端依次设有出气温度传感器(39)、出气压力传感器(40)、后端气体分析仪(2)、颗粒分析仪(1)；
混合气加热器(6)连接有混合气加热控制继电器(30)；低温空气加热器(27)连接有低温空气加热控制继电器(29)；
还包括有控制装置；压气机(21)的调压阀、新鲜空气进气阀(22)、流量计(23)、低温空气压力传感器(24)、低温空气温度传感器(25)、喷射器(7)、混合气温度传感器(5)、前端气体分析仪(43)、进气温度传感器(4)、进气压力传感器(3)、出气温度传感器(39)、出气压力传感器(40)、后端气体分析仪(2)、颗粒分析仪(1)、混合气加热控制继电器(30)、低温空气加热控制继电器(29)均与控制装置电连接，并由控制装置操控和读取、记录数据。
2.根据权利要求1所述的一种研究碳氢混合气冷凝的试验台架，其特征在于：所述冷却器(38)连通有冷却液恒温系统；冷却液恒温系统包括依次连通的冷却液出水管、冷却液加热器(32)、回水管、储液桶(33)、储液桶出水管、水泵(36)、冷却液进水管；所述冷却器(38)的出水口与冷却液出水管连通，冷却器(38)的进水口与冷却液进水管连通；冷却液加热器(32)连接有冷却液加热控制继电器(31)，冷却液加热控制继电器(31)与控制装置电连接。
3.根据权利要求2所述的一种研究碳氢混合气冷凝的试验台架，其特征在于：所述碳氢喷射系统包括燃料箱(20)、油水分离器(17)、燃油滤清器(15)、油泵(11)、调压阀(9)、喷射器(7)；燃料箱(20)出油口与油水分离器(17)进油口连通，油水分离器(17)出油口与燃油滤清器(15)进油口连通，燃油滤清器(15)回油口与燃料箱(20)回油口连通，燃油滤清器(15)出油口与调压阀回油三通接口(13)进油口连通，调压阀回油三通接口(13)出油口与油泵(11)进油口连通，油泵(11)出油口与调压阀出油三通接口(10)进油口连通，调压阀出油三通接口(10)的一个出油口与调压阀(9)进油口连通，调压阀(9)出油口与调压阀回油三通接口(13)回油口连通，调压阀出油三通接口(10)的另一个出油口与喷射器(7)进油口连通。
4.一种如权利要求3所述的研究碳氢混合气冷凝的试验台架试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
根据试验需要完成上述试验台架的安装，运行所述试验台架；
根据试验要求将热混合器管内的碳氢混合气温度、碳氢混合气浓度、碳氢混合气流量、混合气管(42)内的混合气压力调节到目标值状态，调节方法如下：
控制装置将目标低温空气压力的控制信号发送至压气机(21)的调压阀，并判断执行调压之后所接收到的低温空气压力传感器(24)的压力信号与目标低温空气压力的差值是否在误差范围内；若不在范围内，则判断低温空气压力传感器(24)的信号是否大于目标低温空气压力，若是，则减小压气机(21)的调压阀开度；反之，则增大压气机(21)的调压阀的开度；
所述控制装置将目标流量值转化为新鲜空气进气阀(22)的开度信号并发送至新鲜空气进气阀(22)以控制新鲜空气流量，并将控制装置接收到的流量计(23)信号与目标流量值进行对比，判断两者的差值是否在误差范围内，若不在范围内，则判断流量计(23)信号是否大于目标流量值；若是，则减小新鲜空气进气阀(22)的开度；反之，则增大新鲜空气进气阀(22)的开度；该目标流量值即为目标碳氢混合气流量值；
所述控制装置根据目标高温空气温度结合高温空气温度传感器(28)信号确定低温空气加热控制继电器(29)的开断信号并发送给低温空气加热控制继电器(29)以控制低温空气加热器(27)的工作状态；控制装置实时接收高温空气温度传感器(28)信号并计算高温空气温度传感器(28)温度信号与目标高温空气温度的差值，判断该差值是否在设定的误差范围内，若不在范围内，则判断高温空气温度传感器(28)信号是否大于目标高温空气温度；若是，则将低温空气加热控制继电器(29)断开信号发送给低温空气加热控制继电器(29)，即低温空气加热器(27)停止工作；反之，则将低温空气加热控制继电器(29)接通信号发送给低温空气加热控制继电器(29)，即低温空气加热器(27)开始工作；
所述控制装置根据设定的目标碳氢混合气温度结合混合气温度传感器(5)信号确定混合气加热控制继电器(30)的通断信号以控制混合气加热器(6)的工作状态，达到目标碳氢混合气温度在误差范围内波动的目的；控制装置接收混合气温度传感器(5)信号并计算混合气温度传感器(5)信号与目标碳氢混合气温度的差值，判断其差值是否在设定误差范围内，若不在范围内，则判断混合气温度传感器(5)信号是否大于目标碳氢混合气温度，若是，则控制装置将混合气加热控制继电器(30)的断开信号发送给混合气加热控制继电器(30)以使混合气加热器(6)停止工作；反之，则将混合气加热控制继电器(30)的接通信号发送给混合气加热控制继电器(30)以使混合气加热器(6)开始工作；所述目标碳氢混合气温度的设定必须满足在此温度下混合气中碳氢化合物全为气态这一条件；
所述控制装置根据设定的各燃料目标喷射量控制喷射器(7)喷射量，由此控制目标碳氢混合气浓度；所述控制装置根据所选燃料的分子大小确定各个碳氢喷射系统中喷射器(7)的先后喷射顺序，燃料的喷射顺序遵循先喷射大分子燃料后喷射小分子燃料的原则，以保证碳氢混合气混合较为均匀；控制装置计算喷射量的计算方法如下：
根据目标碳氢混合气浓度、碳氢混合气理化性质要求选择所要喷射的燃料CxHyOz，记为：
燃料Cx1Hy1Oz1，燃料Cx2Hy2Oz2……燃料CxnHynOzn；
对应燃料的喷射质量比例记为a1％，a2％.....an％；
对应燃料的质量分数记为b1％，b2％......bn％；
所选燃料对应的喷射质量记为m1，m2……mn；
根据设定的碳氢混合气浓度、碳氢混合气流量以及新鲜空气通气时间算出总喷射碳氢质量，计算方法如下，
M＝k×H×q×t
其中，M表示混合气中碳氢总质量，单位kg；H表示碳氢混合气浓度，由前端气体分析仪(43)测定，单位ppm；q表示碳氢混合气流量，由流量计(23)测定，单位m3/h；t表示新鲜空气通气时间，由控制装置决定，单位h；k表示体积浓度换算为质量浓度的换算系数；
则有
…
待碳氢混合气的各参数均已达到目标值后，将所述碳氢混合气通入冷却器(38)中；前端气体分析仪(43)和后端气体分析仪(2)分别采集冷却器(38)进气端和冷却器(38)出气端的碳氢混合气浓度后储存并显示到显示器，颗粒分析仪(1)将采集到的碳氢混合气的颗粒物粒径浓度储存并显示到显示器；通过比较冷却器(38)进气端、出气端碳氢混合气浓度的差别就可计算出碳氢混合气在冷却器(38)换热管内的冷凝数量；通过分析冷却器(38)出气端碳氢混合气的颗粒物粒径浓度，可知道气态碳氢混合气经冷却器(38)冷却后冷凝成为颗粒的粒径分布和数量分布；
通过改变燃料喷射量和燃料种类以改变冷却器(38)进气端碳氢混合气的成分配比，通过控制装置改变目标碳氢混合气温度以改变冷却器(38)进气端的碳氢混合气的温度；通过控制装置改变目标流量以改变冷却器(38)进气端的碳氢混合气流量；也可同时改变冷却器(38)进气口的碳氢混合气的至少两个参数，通过比较分析不同初始状态的碳氢混合气通入冷却器(38)后冷却器(38)进气端、出气端碳氢混合气的浓度可计算出碳氢混合气经冷却器(38)冷却后的冷凝数量、经冷却器(38)冷却后碳氢混合气中凝结成碳氢颗粒的粒径分布和数量分布，可知道碳氢混合气成分配比、温度、流量等单一因素以及其各因素耦合对碳氢混合气的冷凝行为的影响规律；
通过改变冷却液恒温系统的冷却液目标温度设置以改变冷却液温度，通过对比不同冷却液温度条件下冷却器(38)出气端、进气端的碳氢混合气的浓度的变化可分析出其冷凝数量的变化，对比冷却器(38)出气端的碳氢颗粒的粒径浓度的变化可分析得到碳氢混合气中碳氢凝结而成的颗粒的粒径分布和数量分布的变化，更进一步地，可得冷却液温度对碳氢混合气冷凝行为的影响规律；
通过改变冷却器(38)换热管的长度，对比碳氢混合气通过不同长度冷却器(38)后冷却器(38)进气端、出气端浓度的变化可得碳氢混合气的冷凝数量的变化，对比碳氢混合气通过不同长度冷却器(38)后冷却器出气端碳氢混合气中碳氢颗粒的粒径浓度的变化可得碳氢混合气中碳氢颗粒的粒径分布和数量分布的变化，更进一步地，可分析得到冷却器(38)换热管长对碳氢混合气的冷凝行为的影响规律。
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