CN111042969A - 一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置 - Google Patents

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汤成龙
童尚庆
黄佐华
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Abstract

本发明公开了一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，包括油箱、油浴加热箱、喷油器适配器、信号发生器、上位机和方腔容弹；喷油器适配器设置在方腔容弹的顶部，包括圆形底座、喷油器、循环介质出口管路和循环介质入口管路；喷油器穿过圆形底座伸入至方腔容弹内，且通过油箱为喷油器供油，圆形底座内开设有循环介质通道，油浴加热箱的出入口通过循环介质出口管路和循环介质入口管路与圆形底座内的循环介质通道连通，形成换热回路；上位机用于发出喷油指令后，经过信号发生器传递给喷油器的电磁阀，喷油器向方腔容弹中喷射燃油，完成喷射过程。本发明提供的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，该装置实用性强，循环加热效果较好，结构简单，造价成本低。

Description

一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置
技术领域
本发明属于热力发动机技术领域，具体涉及一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置。
背景技术
闪急沸腾是指当液体突然处于低于其饱和压力环境中时发生的快速相变过程。在海水淡化、纸张干燥、喷雾冷却等工业领域中有着广泛应用。喷雾好坏直接影响燃烧过程进而决定发动机的性能，闪急沸腾喷雾具有雾化快、液滴小、蒸发快、贯穿距离短等优点，在发动机领域，闪急沸腾被认为是促进雾化、提升燃烧效率、降低污染物排放的潜在手段。因此，闪急沸腾喷雾的发生条件、气泡生长规律、雾化机理有着重要的学术意义和广阔的应用前景。
近年来，多孔喷油器在GDI发动机中普遍应用。在闪急沸腾条件下，多孔GDI喷雾会发生坍塌，甚至融合成为单束油束。尽管闪急沸腾对于促进燃料雾化具有积极的作用，但是喷雾坍塌会显著改变缸内的混合气分布，还会导致喷雾贯穿距增加，提高喷雾撞壁的可能。闪蒸沸腾的发生使得燃油计量不准确，甚至产生气阻造成不正常喷射，严重时会对喷油器产生破坏。因此，无论是预防还是利用此现象都要求对闪急沸腾有充分的了解与认识。
当前对闪急沸腾喷雾雾化机理认识仍十分有限，进一步深入研究气泡行为对雾化的影响，建立准确的雾化准则，发展有效可靠的仿真模型，完善和总结闪急沸腾喷雾对发动机实际运行的影响，合理应用闪急沸腾喷雾快速混合的特点将是未来需要解决的问题。
发明内容
鉴于以上所提到的闪急沸腾喷雾广阔应用前景和现有潜在的问题，本发明提供了一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，用于对闪急沸腾喷雾的特性开展一定的研究。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，包括油箱、油浴加热箱、喷油器适配器、信号发生器、上位机和方腔容弹；其中，喷油器适配器设置在方腔容弹的顶部，包括圆形底座、喷油器、循环介质出口管路和循环介质入口管路；喷油器穿过圆形底座伸入至方腔容弹内，且通过油箱为喷油器供油，圆形底座内开设有循环介质通道，油浴加热箱的出入口通过循环介质出口管路和循环介质入口管路与圆形底座内的循环介质通道连通，形成换热回路；
上位机用于发出喷油指令后，经过信号发生器传递给喷油器的电磁阀，喷油器向方腔容弹中喷射燃油，完成喷射过程。
本发明进一步的改进在于，喷油器适配器还包括圆形压块，喷油器、循环介质出口管路和循环介质入口管路分别穿过圆形压块，并通过螺栓与圆形底座紧固在一起。
本发明进一步的改进在于，圆形压块为两个半圆形压块，使得从两个不同方向卡住喷油器。
本发明进一步的改进在于，循环介质通道为圆形底座上沿喷油器的周向分布的环形流道，通过流动循环介质加热喷油器里的待喷燃油。
本发明进一步的改进在于，循环介质采用油，最高可实现350℃的加热温度。
本发明进一步的改进在于，还包括手动泵，其入口连通至邮箱，出口通过快接头连通至喷油器。
本发明进一步的改进在于，油箱出口处接有燃油滤清器，手动泵的出口管道上设置有压力表。
本发明进一步的改进在于，循环介质入口管路上设置有流量计，便于检测流量，循环介质出口管路上设置有单向阀，便于控制液体的流动与静止。
本发明进一步的改进在于，油浴加热箱搭载PID温控诊断系统，便于精准控制加热温度。
本发明进一步的改进在于，油浴加热箱的内胆与外壳间均匀充填有隔热材料，减少外壳温升。
本发明至少具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，通过圆形固定块，螺栓与底座上螺栓孔配合实现对喷油器的固定，油浴加热箱与适配器管路上出入口相连，实现加热介质对喷油器待喷燃料的循环流动加热。实验证明，圆形固定块能将喷油器贴合固定在适配器上，密封性良好；循环加热介质能加喷油器里的燃油加热到闪急沸腾喷雾的待喷状态，这套油浴加热系统能满足实验室所需的闪急沸腾喷雾的实验工况要求。
综上，本发明提供的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，该系统反应时间快，耐腐蚀、控温稳定、节能实用、结构简单，造价成本低等特点。
附图说明
图1为本发明一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置的结构示意图。
图2为本发明油浴循环系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-油箱，2-燃油滤清器，3-手动泵，4-压力表，5-油浴加热箱，6-隔热材料，7-流量计，8-喷油器适配器，9-单向阀，10-快接头，11-信号发生器，12-上位机，13-方腔容弹；
801-圆形底座，802-喷油器，803-圆形压块，804-循环介质出口管路，805-循环介质入口管路，806-螺栓。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明
如图1所示，本发明提供的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，包括油箱1，滤清器2、手动泵3、压力表4、油浴加热箱5、隔热材料6、流量计7、喷油器适配器8、单向阀9、快接头10、信号发生器11、上位机12和方腔容弹13。
其中，喷油器适配器8设置在方腔容弹13的顶部，包括圆形底座801、喷油器802、圆形压块803、循环介质出口管路804和循环介质入口管路805；喷油器802穿过圆形底座801伸入至方腔容弹13内，且通过油箱1为喷油器802供油，圆形底座801内开设有循环介质通道，油浴加热箱5的出入口通过循环介质出口管路804和循环介质入口管路805与圆形底座801内的循环介质通道连通，形成换热回路；喷油器802、循环介质出口管路804和循环介质入口管路805分别穿过圆形压块803，并通过螺栓806与圆形底座801紧固在一起。
通过手动泵3将油箱1中的燃油输送至喷油器802，上位机12发出喷油指令后，经过信号发生器11传递给喷油器802的电磁阀，喷油器802向方腔容弹13中喷射燃油，完成喷射过程。循环加热介质经油浴加热系统加热后通过循环介质入口管路805流经喷油器适配器8的圆形底座801，并通过循环介质出口管路804流回，高温流动的循环介质加速待喷燃油的汽化，使燃油中气泡的比重增加，完成对喷油器802中待喷燃油的加热过程，达成闪急沸腾喷雾的待喷条件。
进一步，油箱1出口处接有燃油滤清器2，手动泵3上接有压力表4，循环介质出口管路804上安装有单向阀9，循环介质入口管路805上安装有流量计7。
进一步，油浴加热箱5搭载PID温控诊断系统，便于精准控制加热温度。油浴加热箱5的内胆与外壳间均匀充填有隔热材料6，减少外壳温升。
本发明通过圆形压块803，螺栓806与圆形底座801上螺栓孔配合实现对喷油器802的固定，通过循环介质入口管道805与循环介质出口管路804与圆形底座801上的环形通道相贯通实现对喷油器802中待喷燃油的加热。
工作时，喷油器适配器8的圆形压块803是整个实验系统的核心组成部分，将两半圆形压块从两个相对方向卡住喷油嘴主体，再通过螺栓806与圆形底座801上螺栓孔配合将喷油器802固定于圆形底座801上，通过按照实验设定的压力工况，通过手动泵3将油箱1中的燃油输送到喷油器802中等待喷射，其中，手动泵3为柱塞泵，顺时针旋转为吸油冲程，逆时针旋转为压油冲程。上位机12发出喷油指令后，经过信号发生器11传递给喷油器的电磁阀，喷油嘴802向方腔容弹13中喷射燃油，完成喷射过程。方腔容弹中为模拟实际发动燃烧室内的闪急沸腾喷雾工况，循环加热介质按照预先设定好的流量流入循环介质入口管道805，并在圆形底座801内的环形通道中与喷油器交换热量，将喷油器内的燃油加热到实验所需的闪急沸腾喷雾工况。
实验证明，圆形固定块能将喷油器贴合固定在适配器上，密封性良好。循环加热介质能加喷油器里的燃油加热到闪急沸腾喷雾的待喷状态，这套油浴加热系统能满足实验室所需的闪急沸腾喷雾的实验要求。

Claims (10)

1.一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，包括油箱(1)、油浴加热箱(5)、喷油器适配器(8)、信号发生器(11)、上位机(12)和方腔容弹(13)；其中，
喷油器适配器(8)设置在方腔容弹(13)的顶部，包括圆形底座(801)、喷油器(802)、循环介质出口管路(804)和循环介质入口管路(805)；喷油器(802)穿过圆形底座(801)伸入至方腔容弹(13)内，且通过油箱(1)为喷油器(802)供油，圆形底座(801)内开设有循环介质通道，油浴加热箱(5)的出入口通过循环介质出口管路(804)和循环介质入口管路(805)与圆形底座(801)内的循环介质通道连通，形成换热回路；
上位机(12)用于发出喷油指令后，经过信号发生器(11)传递给喷油器(802)的电磁阀，喷油器(802)向方腔容弹(13)中喷射燃油，完成喷射过程。
2.根据权利要求1所述的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，喷油器适配器(8)还包括圆形压块(803)，喷油器(802)、循环介质出口管路(804)和循环介质入口管路(805)分别穿过圆形压块(803)，并通过螺栓(806)与圆形底座(801)紧固在一起。
3.根据权利要求2所述的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，圆形压块(803)为两个半圆形压块，使得从两个不同方向卡住喷油器(802)。
4.根据权利要求1所述的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，循环介质通道为圆形底座(801)上沿喷油器(802)的周向分布的环形流道，通过流动循环介质加热喷油器(802)里的待喷燃油。
5.根据权利要求4所述的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，循环介质采用油，最高可实现350℃的加热温度。
6.根据权利要求1所述的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，还包括手动泵(3)，其入口连通至邮箱(1)，出口通过快接头(10)连通至喷油器(802)。
7.根据权利要求6所述的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，油箱(1)出口处接有燃油滤清器(2)，手动泵(3)的出口管道上设置有压力表(4)。
8.根据权利要求1所述的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，循环介质入口管路(805)上设置有流量计(7)，便于检测流量，循环介质出口管路(804)上设置有单向阀(9)，便于控制液体的流动与静止。
9.根据权利要求1所述的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，油浴加热箱(5)搭载PID温控诊断系统，便于精准控制加热温度。
10.根据权利要求1所述的一种测量闪急沸腾喷雾的试验装置，其特征在于，油浴加热箱(5)的内胆与外壳间均匀充填有隔热材料(6)，减少外壳温升。
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