CN110376248A - 一种单液滴微爆现象实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单液滴微爆现象实验装置,包括高压定容弹罐体,所述高压定容弹罐体内设置有加热电阻丝和液滴发生器,所述高压定容弹罐体上设置有与所述高压定容弹罐体内腔连通的高压进气管和排气管,所述高压进气管上设置有进气阀门,所述排气管上设置有排气阀门。本发明提供的单液滴微爆现象实验装置,能够实现对于液态燃料使用环境的温度场模拟和稳定均匀的压力场模拟,获得自由降落式的单液滴,提高了研究结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及燃料设备液体燃料效率研究技术领域,特别涉及一种单液滴微爆现象实验装置。
背景技术
在内燃机领域,液体燃料的使用包含了雾化、蒸发、燃烧、排放等过程。长久以来,人们致力于从各个方面提高内燃机的工作效率,如改变内燃机结构、改变燃烧方式、使用改性燃料等。其中,燃料的改性对于内燃机的性能有重要影响。单液滴的微爆现象对于喷雾的二次雾化以及燃烧准备阶段的燃料与气体混合有着极大的影响。
目前,人们为了研究的方便,通常使用丝线将单液滴固定,而在实际内燃机工况下,液滴并不处于固定状态,且丝线对于单液滴的受热和微爆也有着一定影响,影响研究结构的准确性。且对于液体燃料的单液滴微爆现象研究主要集中在高温常压状态下,通过改变环境温度来对液滴进行加热,从而实现单液滴的微爆。然而,在实际的内燃机工况下,液体燃料处于高温高压状态,从而影响研究结果的准确性。
因此,如何一种单液滴微爆现象实验装置,能模拟实际工况的高温高压的状态,液滴克服丝线的束缚,提高研究结果的准确性,成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种单液滴微爆现象实验装置,该实验装置能获得接近实际工况的稳定均匀的压力场和温度场,提高了研究结果的准确性。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种单液滴微爆现象实验装置,包括高压定容弹罐体,所述高压定容弹罐体内设置有加热电阻丝和液滴发生器,所述高压定容弹罐体上设置有与所述高压定容弹罐体内腔连通的高压进气管和排气管,所述高压进气管上设置有进气阀门,所述排气管上设置有排气阀门。
优选地,所述高压定容弹罐体的侧面设置有观测口,所述观测口位置密封连接有透明视窗。
优选地,所述观测口位置固定连接有视窗底座的一端,所述视窗底座的另一端可拆卸连接有密封压盖,所述透明视窗设置在所述视窗底座与所述密封压盖之间。
优选地,所述视窗底座的中心位置设置有第一通孔,所述密封压盖的中心位置设置有第二通孔,所述第一通孔靠近所述密封压盖的一端设置有环形凹槽部,所述透明视窗放置在所述环形凹槽部的槽底面上,所述密封压盖的一端套设在所述环形凹槽部内,且此端部抵在所述透明视窗上,所述视窗底座和所述密封压盖通过螺纹连接件连接在一起。
优选地,所述观测口设置有两个,两个所述观测口对称设置在所述高压定容弹罐体侧面的间隔180°的位置。
优选地,所述液滴发生器包括筒体,所述筒体的外表面与所述高压定容弹罐体顶部连接,所述筒体的底部设置有与所述高压定容弹罐体内腔连通的滴油孔。
优选地,所述筒体内部滑动连接有活塞,所述活塞用于将所述筒体内的燃油推入所述高压定容弹罐体的内腔。
优选地,所述高压进气管连接在所述高压定容弹罐体的顶面,所述排气管连接在所述高压定容弹罐体的底面。
优选地,所述高压定容弹罐体上设置有温度传感器和压力检测装置,所述温度传感器和压力检测装置与控制器的输入端电连接,所述控制器的输出端与所述进气阀门和所述加热电阻丝的控制开关连接。
优选地,所述高压定容弹罐体内表面设置有绝热材料,所述绝热材料设置在所述加热电阻丝和所述高压定容弹罐体的内表面之间。
从上述技术方案可以看出,本发明提供的单液滴微爆现象实验装置,通过在装置内部设置加热电阻丝对内部空间进行充分加热,可避免局部加热过度,保证均匀的温度场,实现对于液态燃料使用环境的温度场模拟;通过进气阀门向高压定容弹罐体内部通入高压气体,使装置的内部获得稳定均匀的压力场,实现对于液态燃料使用环境的高压场的模拟;通过设置液滴发生器生成实验用液滴,获得了自由降落式的单液滴,提高了研究结果的准确性。。
附图说明
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。
图1为本发明实施例提供的单液滴微爆现象实验装置的剖视结构示意图;
图2为本发明实施例提供的单液滴微爆现象实验装置的顶面的俯视结构示意图;
图3为本发明实施例提供的密封压盖的一种角度的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的密封压盖的剖视结构示意图;
图5为本发明实施例提供的视窗底座的一种角度的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的视窗底座的剖视结构示意图;
图7为本发明实施例提供的液滴发生器的剖视结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种单液滴微爆现象实验装置,该实验装置能获得接近实际工况的稳定均匀的压力场和温度场,提高了研究结果的准确性。
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做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。
请参阅图1至图2,本发明提供了一种单液滴微爆现象实验装置,包括高压定容弹罐体3。
其中,高压定容弹罐体3内设置有加热电阻丝8和液滴发生器2。高压定容弹罐体3上设置有高压进气管和排气管,所述高压进气管通过进气孔11与高压定容弹罐体3的内腔连通,所述排气管通过排气孔与高压定容弹罐体3的内腔连通。
为了方便控制进气和排气,所述高压进气管上设置有进气阀门1,所述排气管上设置有排气阀门9。
所述高压进气管远离高压定容弹罐体3的一端与一高压罐体连通,所述高压罐体用于储存保护气。所述保护气为氮气或其他本领域常用的保护气,例如惰性气体。
高压定容弹罐体3采用304不锈钢材料切割制成,具有优异的密封性及抗压能力。高压定容弹罐体3顶部设置有安全阀安装孔12,安全阀安装孔12上焊接有安全阀,当高压定容弹罐体3内部的压力高于设定值时,所述安全阀打开放气,当高压定容弹罐体3内部的压力低于设定值时,所述安全阀关闭,从而有效防止高压定容弹罐体3内部的压力过大对高压定容弹罐体3的破坏,实现对高压定容弹罐体3的保护,延长高压定容弹罐体3的使用寿命。
本发明的单液滴微爆现象实验装置,通过在装置内部设置加热电阻丝对内部空间进行充分加热,可避免局部加热过度,保证均匀的温度场,实现对于液态燃料使用环境的温度场模拟;通过进气阀门1向高压定容弹罐体3内部通入高压气体,使装置的内部获得稳定均匀的压力场,实现对于液态燃料使用环境的高压场的模拟;通过设置液滴发生器生成实验用液滴,获得了自由降落式的单液滴,提高了研究结果的准确性。
为了便于对单液滴微爆实验过程进行观察,高压定容弹罐体3的侧面设置有观测口,所述观测口位置密封连接有透明视窗6。高压定容弹罐体3的侧面180°方向对称设置两个透明视窗6。
请参阅图1至图6,为了方便对实验装置的清洗,所述观测口位置固定连接有视窗底座4的一端,视窗底座4的另一端可拆卸连接有密封压盖5,透明视窗6设置在视窗底座4与密封压盖5之间。其中,视窗底座4密封焊接在所述观测口内侧面,密封压盖5将透明视窗6压紧在视窗底座4上。其中,透明视窗6为石英玻璃材质。
具体的,如图3至图6所示,视窗底座4的中心位置设置有第一通孔,密封压盖5的中心位置设置有第二通孔,所述第一通孔靠近密封压盖5的一端设置有环形凹槽部,透明视窗6放置在所述环形凹槽部的槽底面上,密封压盖5的一端套设在所述环形凹槽部内,且此端部抵在透明视窗6上。视窗底座4靠近密封压盖5的一端设置有第一法兰,密封压盖5远离透明视窗6的一端设置有第二法兰,所述第一法兰和第二法兰通过螺杆和螺母连接在一起,从而实现对透明视窗6的压紧定位。为了提高连接的密封性,在所述第一法兰和第二法兰相互靠近的面之间设置有橡胶密封垫圈。密封压盖5设置为可拆卸式,便于对高压定容弹罐体3的清洗。
在实验前后对本实验装置进行排液排气清洗,以保持实验环境稳定,降低其他因素的干扰。
可以理解的,在其他实施例中,在密封压盖5上设置有连接通孔,视窗底座4与所述连接通孔对应的位置设置有螺纹孔,螺栓穿过所述连接通孔连接在所述螺纹孔内,从而实现视窗底座4和密封压盖5的连接。
如图7所示,液滴发生器2包括筒体21,筒体21的外表面与高压定容弹罐体3顶部连接,筒体21的底部设置有与高压定容弹罐体3内腔连通的滴油孔。其中,筒体21通过外表面上的外螺纹23螺纹连接在液滴发生器安装孔10内。
具体的,筒体21内部滑动连接有活塞22,活塞22用于将筒体21内的燃油推入高压定容弹罐体3的内腔。为了方便观察进入实验装置的液体体积,筒体21为透明材质,筒体21或者活塞22上设置有刻度,使用时,筒体21内部液体燃料的高度高出高压定容弹罐体3的顶面,以方便观察。
在一具体实施例中,液滴发生器2安装于高压定容弹罐体3的顶部中央。筒体21为304不锈钢筒体。
为了方便实验开始时进气及实验结束后排气,所述高压进气管连接在高压定容弹罐体3的顶面,所述排气管连接在高压定容弹罐体3的底面。将所述排气管连接在高压定容弹罐体3的底面上,还方便在实验前后进行清洗时排液。
为了使得实验装置内部的温度和压力在实验过程中控制在设定的范围内,高压定容弹罐体3上设置有温度传感器(图中未示)和压力检测装置(图中未示),可以理解的,所述温度传感器和压力检测装置的检测端均位于高压定容弹罐体3内部。所述压力检测装置为压力表或压力传感器。
其中,所述温度传感器和压力检测装置与控制器的输入端电连接,所述控制器的输出端与所述进气阀门和加热电阻丝8的控制开关连接。
具体的,加热电阻丝8均匀分布在高压定容弹罐体3的内表面,从而对内部进行充分加热,保证温度场均匀。
为了提高高压定容弹罐体3内部腔室的保温性能,高压定容弹罐体3内表面设置有绝热材料7。绝热材料7设置在加热电阻丝8和高压定容弹罐体3的内表面之间。实验时,高压定容弹罐体3内的温度范围在常温至900℃,可实现对液态燃料使用环境的温度场模拟。
绝热材料是指能阻滞热流传递的材料,又称热绝缘材料。传统绝热材料,如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等,新型绝热材料,如气凝胶毡、真空板等。
通过调节进气阀门1和排气阀门9控制高压定容弹罐体3内的压力。
所述控制器控制加热电阻丝8的工作情况,实现对高压定容弹罐体3内腔加热与否,绝热材料7在对内部空间进行保温的同时保护外部罐体。
通过本发明的单液滴微爆现象实验装置可研究不同种类的燃油液滴在不同的工作环境下,进行悬挂式单液滴微爆实验或自由降落式单液滴微爆实验时的现象。
在本方案的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本方案的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本方案的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
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 (10)
1.一种单液滴微爆现象实验装置,其特征在于,包括高压定容弹罐体(3),所述高压定容弹罐体(3)内设置有加热电阻丝(8)和液滴发生器(2),所述高压定容弹罐体(3)上设置有与所述高压定容弹罐体(3)内腔连通的高压进气管和排气管,所述高压进气管上设置有进气阀门(1),所述排气管上设置有排气阀门(9)。
2.根据权利要求1所述的单液滴微爆现象实验装置,其特征在于,所述高压定容弹罐体(3)的侧面设置有观测口,所述观测口位置密封连接有透明视窗(6)。
3.根据权利要求2所述的单液滴微爆现象实验装置,其特征在于,所述观测口位置固定连接有视窗底座(4)的一端,所述视窗底座(4)的另一端可拆卸连接有密封压盖(5),所述透明视窗(6)设置在所述视窗底座(4)与所述密封压盖(5)之间。
4.根据权利要求3所述的单液滴微爆现象实验装置,其特征在于,所述视窗底座(4)的中心位置设置有第一通孔,所述密封压盖(5)的中心位置设置有第二通孔,所述第一通孔靠近所述密封压盖(5)的一端设置有环形凹槽部,所述透明视窗(6)放置在所述环形凹槽部的槽底面上,所述密封压盖(5)的一端套设在所述环形凹槽部内,且此端部抵在所述透明视窗(6)上,所述视窗底座(4)和所述密封压盖(5)通过螺纹连接件连接在一起。
5.根据权利要求2所述的单液滴微爆现象实验装置,其特征在于,所述观测口设置有两个,两个所述观测口对称设置在所述高压定容弹罐体(3)侧面的间隔180°的位置。
6.根据权利要求1所述的单液滴微爆现象实验装置,其特征在于,所述液滴发生器(2)包括筒体(21),所述筒体(21)的外表面与所述高压定容弹罐体(3)顶部连接,所述筒体(21)的底部设置有与所述高压定容弹罐体(3)内腔连通的滴油孔。
7.根据权利要求6所述的单液滴微爆现象实验装置,其特征在于,所述筒体(21)内部滑动连接有活塞(22),所述活塞(22)用于将所述筒体(21)内的燃油推入所述高压定容弹罐体(3)的内腔。
8.根据权利要求1所述的单液滴微爆现象实验装置,其特征在于,所述高压进气管连接在所述高压定容弹罐体(3)的顶面,所述排气管连接在所述高压定容弹罐体(3)的底面。
9.根据权利要求1所述的单液滴微爆现象实验装置,其特征在于,所述高压定容弹罐体(3)上设置有温度传感器和压力检测装置,所述温度传感器和压力检测装置与控制器的输入端电连接,所述控制器的输出端与所述进气阀门(1)和所述加热电阻丝(8)的控制开关连接。
10.根据权利要求1所述的引线悬挂固定装置,其特征在于,所述高压定容弹罐体(3)内表面设置有绝热材料(7),所述绝热材料(7)设置在所述加热电阻丝(8)和所述高压定容弹罐体(3)的内表面之间。
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- 2019-08-27 CN CN201910795573.0A patent/CN110376248A/zh active Pending
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