CN112268928A - 用于火焰扰动观测的固/液体燃烧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于火焰扰动观测的固/液体燃烧反应器，反应器内设有样品盘和周边带有盘孔的左、右扰动盘，样品盘底部设有进样孔，该孔内装配有进样孔阀和测温器，样品盘上设有油池；侧壁上设有侧孔，油池的周边设有引燃剂喷管、电火花打火器和两对热电偶；用以控制装置电控扰动盘和油池的相对高度及扰动盘的旋转角度；顶盖底面设有测距器，用于检测扰动盘盘孔与油池是否同轴以及监测油池的厚度。本发明能实现液体燃料和固体燃料燃烧中多种扰动条件的设置、变换和组合，且实验环境封闭化、低对流，实现液体燃料的多项实验预备工作，有效观测固/液体燃烧火焰，丰富扰动状态下固/液体燃料燃烧火焰状态和火焰传播方面的相关数据。

Description

用于火焰扰动观测的固/液体燃烧反应器

技术领域

本发明属于燃烧器领域，涉及一种带有可移动的扰动盘和燃料支撑面，用于观察固体和液体燃料燃烧火焰的科研用燃烧器。

背景技术

燃烧和火焰是目前燃烧学、化学、能源工程、环境科学与工程等领域重点关注的研究方向之一。燃烧大多数情况下指在高温等离子态下出现的一种物理/化学耦合现象，而火焰即为该现象中可燃气体在燃烧状态下剧烈发光、发热并随流场上升的现象。燃烧和火焰现象整体而言比较复杂，涉及到多变的流体力学、化学反应动力学因素，利用高速摄像机直接拍摄火焰形态，直观地获取燃烧状态，是目前广泛采用的研究方法之一。

以燃料准备方式分类，火焰可分为预混火焰和扩散火焰；以流场状态分类，火焰可分为层流火焰和湍流火焰；而以常温下燃料状态分类，燃烧可以分为气体、液体、固体燃料燃烧三类。由于燃烧与火焰本身的性质，液体燃料和固体燃料首先需要发生气化、升华等物理现象，转变为可燃气体，才可发生燃烧产生火焰。因此，固体燃料和液体燃料的燃烧相对于气相燃烧而言较为复杂，涉及以湍流为主的复杂流场、以物态变化和扩散燃烧主导的复杂混合气制备方式、多相物态变化以及热裂解、氧化等复杂化学变化的相互耦合。同时，固体和液体燃料燃烧的实验设计也更为复杂，涉及到多种复杂的实验预备、变量和特殊情况。结合目前的研究成果，影响液体火蔓延的因素包括燃料初始温度、氧化剂含量、燃烧压力、油池尺寸、燃料种类、扰动因素等等，油池尺寸的设计又包括其影响具有争议的油池厚度和宽度，固体火焰的有关影响因素更为复杂。由于以上原因，目前对于液体燃料和固体燃料燃烧的研究尚较为有限。

基于历史上多起油料火灾事件，可以发现，为数不少的液体燃料和固体燃料火灾事件均涉及复杂的扰动问题，例如传输设备中的固体火/液体火蔓延现象和火焰初期小尺寸液体火蔓延现象等。而目前对于固体火/液体火火焰蔓延和稳定燃烧火焰的扰动研究还相当有限，目前开放的燃烧油池对流影响严重，大尺寸的燃烧设备和厚油池涉及到多种参数的影响，并不适合目前对于扰动的针对性研究。

可见，针对扰动状态下的液体燃料和固体燃料研究，目前还缺少行之有效的反应装置和观测设备，而扰动状态下的液体燃料和固体燃烧研究是相关燃料传输研究、火蔓延研究和火灾研究的必经之路，是未来液体燃料和固体燃料燃烧研究的重要方向之一。因此，就目前的研究需要，需要设计一套新的实验装置，该装置需要有相对密闭和小尺寸的实验环境，避免对流影响，保持对于扰动因素的高度针对性；同时，该设备还需要能够实现液体燃料状态的有效监测和便捷调整，以便于多种研究参数的设置，适应液体燃料实验预备的多样性；该设备可实现便捷的扰动条件设置、变换和复合。此外，该设备应具备对于多种液体燃料和固体燃料相关研究的普适性。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提出一种用于火焰扰动观测的固/液体燃烧反应器。它能够有效实现液体燃料和固体燃料燃烧中多种扰动条件的设置、变换和组合，并实现实验环境封闭化、低对流，实现液体燃料的多项实验预备工作，有效观测固/液体燃烧火焰，丰富扰动状态下固/液体燃料燃烧火焰状态和火焰传播方面的相关数据。本装置安全可靠，便于拆装检修。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种用于火焰扰动观测的固/液体燃烧反应器，包括底座和顶盖，所述顶盖和所述底座之间通过装卡的设有环形钢化玻璃，所述顶盖和所述底座上分别在与所述环形钢化玻璃的连接处设有卡扣；所述顶盖、环形钢化玻璃和底座的内径一致，从而形成了圆筒状的反应器腔体；

所述底座的底板上通过三个安装孔装配有左扰动盘盘轴、样品盘盘轴和右扰动盘盘轴，所述样品盘盘轴与反应器腔体同轴，所述左扰动盘盘轴的轴线与所述样品盘盘轴的轴线及所述右扰动盘盘轴的轴线与所述样品盘盘轴的轴线等距，且在同一平面A内；所述左扰动盘盘轴的顶部设有左扰动盘，所述左扰动盘的边缘处沿周向均匀设有6个带有卡扣的左扰动盘孔；所述右扰动盘盘轴的顶部设有右扰动盘，所述右扰动盘的边缘处沿周向均匀设有6个带有卡扣的右扰动盘孔；所述样品盘盘轴的顶部设有样品盘，自所述样品盘盘轴的底部至所述样片盘盘面设有贯通的中心进样孔，所述样品盘上设有油池，所述油池设在所述中心进样孔的顶部，所述中心进样孔内装配有一个进样孔阀和一个进样孔油温测温器；

所述底座的侧壁上、在位于卡扣的下边缘处设有相对的两个侧孔，两个侧孔分别为左侧孔和右侧孔，所述底座的底板上还设有沿圆周均匀的四个通孔，其中相对的两个通孔的轴线与平面A重合，该两个通孔记为同向底孔，另外两个通孔记为垂直向底孔；所述油池的周边设有引燃剂喷管、电火花打火器和两对热电偶；

所述右扰动盘盘轴、所述左扰动盘盘轴和所述样品盘盘轴连接至一控制装置，以控制所述左扰动盘、右扰动盘和油池的相对高度及所述左扰动盘和右扰动盘的旋转角度；

所述顶盖的底面中心位置设有一个测距器，用于检测所述左扰动盘盘孔和右扰动盘盘孔与所述油池是否同轴，以及监测油池的厚度。

进一步讲，本发明所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，所述环形钢化玻璃与所述顶盖和所述底座的连接处均设有卡槽，所述顶盖与所述环形钢化玻璃之间、所述底座与所述环形钢化玻璃之间均分别通过卡扣和卡槽连接，且在所述的卡扣与卡槽之间均设有密封结构。

所述左扰动盘盘轴和左扰动盘构成了左扰动盘组件，所述右扰动盘盘轴和右扰动盘构成了的右扰动盘组件，所述左扰动盘组件和所述右扰动盘组件的结构一致；所述左扰动盘盘轴、样品盘盘轴和右扰动盘盘轴通过螺纹连接装配在所述底座的底板上的三个安装孔中。所述左扰动盘、右扰动盘和样品盘的厚度一致。

所述油池的内径为10mm，壁厚2mm，壁高5mm；所述左扰动盘孔和右扰动盘孔的内径与所述油池的内径相同。所述左扰动盘孔和右扰动盘孔用于装配扰动套筒，所述扰动套筒设有扰动孔和扰动内网。

所述引燃剂喷管的喷射口位于所述油池的上端；所述电火花打火器用于为所述引燃剂喷管点火；所述引燃剂喷管的尾部自所述左侧孔连接至反应器腔体外部的控制装置，所述电火花打火器的尾部自所述右侧孔连接至反应器腔体外部的控制装置；所述进样孔油温测温器的连线自所述中心进样口连接至反应器腔体外部的控制装置。

两对热电偶的布置是：一对热电偶左右对称的布置在所述油池的两边，另一对热电偶前后对称的布置在所述油池的两边；两对热电偶中，一对热电偶的连线分别自所述左侧孔和右侧孔连接至反应器腔体外部的控制装置，另外一对热电偶的连线分别自两个同向底孔连接至反应器腔体外部的控制装置。

所述左侧孔与其内的热电偶连线和引燃剂喷管之间、所述右侧孔与其内的热电偶连线和电火花打火器之间、两个同向底孔与其内各自的热电偶连线之间均分别设有密封结构。

所述右扰动盘盘面的绝对高度高于所述左扰动盘盘面的绝对高度，所述左扰动盘盘面的绝对高度高于所述油池的绝对高度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所设计的用于火焰扰动观测的固/液体燃烧反应器，可通过简单地通过更换扰动套筒，并使两扰动盘所需盘孔与样品盘油池中轴重合来添加燃料燃烧所需扰动，实现在一次实验中简单、快速地更换多个扰动，相对便利地组合扰动，可极大程度地丰富火焰扰动的相关实验；本发明设计了样品盘进样孔，以控制油池厚度和油温，确保实验变量和实验安全；本发明设计了顶面测距仪，可与进样孔及其阀件配合控制油池厚度，防止燃料溢出，并保证扰动孔与油池同轴，减少实验误差；本发明采用环形钢化玻璃观测窗以实现360°视角的火焰形态观测，可根据实验需要设置高速摄像机机位和数量；本发明所设计的封闭式结构结合侧孔点火系统，有利于避免外部环境因素的影响，同时减少内部流场的影响，避免点火过程中的对流；本发明采用侧孔、底孔配合热电偶排布，可实现火焰温度的准确测量；本发明整体易于维修维护，目前固体和液体燃料燃烧扰动研究的相关设备报告尚少，本发明可以在简单变换的情况下实现固体燃料和液体燃料燃烧实验中的火焰扰动研究。

附图说明

图1是本发明的燃烧反应器的整体结构及工作示意图；

图2是图1所示燃烧反应器的仰视图；

图3是图1中A-A剖视示意简图；

图4是图1所示燃烧反应器的左视剖视示意简图；

图5是图1所示燃烧反应器的外观立体示意图。

图中：

1-反应器盖 2-环形玻璃卡扣

3-环形钢化玻璃 4-左扰动盘

5-左扰动盘孔 6-反应器左侧孔

7-引燃剂喷管 8-左底孔热电偶

9-左扰动盘盘轴 10-反应器底座

11-样品盘盘轴 12-样品盘进样孔

13-进样孔油温测温器 14-右扰动盘盘轴

15-同向底孔 16-右底孔热电偶

17-进样孔阀 18-电火花打火器

19-反应器右侧孔 20-油池

21-右扰动盘孔 22-右扰动盘

23-测距器 24-垂直向底孔

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语、“上”、“下”、“左”、“右”、“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装置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发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“布置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1至图5所示，本发明提出的一种用于火焰扰动观测的固/液体燃烧反应器，包括底座10和顶盖1，所述顶盖1和所述底座10之间通过装卡的设有环形钢化玻璃3，所述环形钢化玻璃3与所述顶盖1和所述底座10的连接处均设有卡槽，所述顶盖1和所述底座10上分别在与所述环形钢化玻璃3的连接处设有卡扣2，所述顶盖1与所述环形钢化玻璃3之间、所述底座10与所述环形钢化玻璃3之间均分别通过卡扣和卡槽连接，且在所述的卡扣与卡槽之间均设有密封结构；所述顶盖1、环形钢化玻璃3和底座10的内径一致，从而形成了圆筒状的反应器腔体。

所述底座10的底板上通过三个安装孔、并采用螺纹连接装配有左扰动盘盘轴9、样品盘盘轴11和右扰动盘盘轴14，所述样品盘盘轴11与反应器腔体同轴，所述左扰动盘盘轴9的轴线与所述样品盘盘轴11的轴线及所述右扰动盘盘轴14的轴线与所述样品盘盘轴11的轴线等距，且在同一平面A内；

所述左扰动盘盘轴9的顶部设有左扰动盘4，所述左扰动盘盘轴9和左扰动盘4构成了左扰动盘组件，所述右扰动盘盘轴14的顶部设有右扰动盘22，所述右扰动盘盘轴14和右扰动盘22构成了的右扰动盘组件，所述左扰动盘组件和所述右扰动盘组件的结构一致；所述左扰动盘4的边缘处沿周向均匀设有6个带有卡扣的左扰动盘孔5；所述右扰动盘22的边缘处沿周向均匀设有6个带有卡扣的右扰动盘孔21；所述样品盘盘轴11的顶部设有样品盘，所述左扰动盘4、右扰动盘22和样品盘的厚度一致，自所述样品盘盘轴11的底部至所述样片盘盘面设有贯通的中心进样孔12，所述样品盘上设有油池20，所述油池20的内径为10mm，壁厚2mm，壁高5mm；所述左扰动盘孔5和右扰动盘孔21的内径与所述油池20的内径相同，所述左扰动盘孔5和右扰动盘孔21用于装配扰动套筒，所述扰动套筒设有扰动孔和扰动内网。所述油池20设在所述中心进样孔12的顶部，所述右扰动盘22盘面的绝对高度高于所述左扰动盘4盘面的绝对高度，所述左扰动盘4盘面的绝对高度高于所述油池20的绝对高度。所述右扰动盘盘轴9、所述左扰动盘盘轴14和所述样品盘盘轴11连接至反应器腔体外部的控制装置，以控制所述左扰动盘4、右扰动盘22和油池20的相对高度及所述左扰动盘4和右扰动盘22的旋转角度。所述中心进样孔12内装配有一个进样孔阀17和一个进样孔油温测温器13，所述进样孔油温测温器13的连线自所述中心进样口12连接至反应器腔体外部的控制装置。

所述底座10的侧壁上、在位于卡扣2的下边缘处设有相对的两个侧孔，两个侧孔分别为左侧孔6和右侧孔19，所述底座10的底板上还设有沿圆周均匀的四个通孔，其中相对的两个通孔的轴线与平面A重合，该两个通孔记为同向底孔15，另外两个通孔记为垂直向底孔24；所述油池20的周边设有引燃剂喷管7、电火花打火器18和两对热电偶。

所述引燃剂喷管7的喷射口位于所述油池20的上端；所述电火花打火器18用于为所述引燃剂喷管7点火；所述引燃剂喷管7的尾部自所述左侧孔6连接至反应器腔体外部的控制装置，所述电火花打火器18的尾部自所述右侧孔19连接至反应器腔体外部的控制装置；两对热电偶的布置是：一对热电偶左右对称的布置在所述油池20的两边，另一对热电偶前后对称的布置在所述油池20的两边；两对热电偶中，一对热电偶的连线分别自所述左侧孔6和右侧孔19连接至反应器腔体外部的控制装置，另外一对热电偶的连线分别自两个同向底孔15连接至反应器腔体外部的控制装置。所述左侧孔6与其内的热电偶连线和引燃剂喷管7之间、所述右侧孔与其内的热电偶连线和电火花打火器18之间、两个同向底孔15与其内各自的热电偶连线之间均分别设有密封结构。

所述顶盖1的底面中心位置设有一个测距器23，用于检测所述左扰动盘盘孔5和右扰动盘盘孔21与所述油池20是否同轴，以及监测油池20的厚度。

本发明的设计思路是：利用样品盘、左扰动盘4和右扰动盘22的组合实现多种扰动条件的设置、变换和组合的设计。所述样品盘、左扰动盘4和右扰动盘22均设有一个垂直于样品盘盘面且强度可靠的盘轴，三个盘轴(左扰动盘盘轴9、样品盘盘轴11和右动盘盘轴14)的轴径和螺纹规格一致，便于制造，通过管螺纹配合安装在底座10的底板上，保证在配合处不漏气；三个盘轴穿过反应器的底板与设置在外部的控制装置相连，进而实现样品盘、左扰动盘4和右扰动盘22的高度可调，左扰动盘4和右扰动盘22的转角可调。实验过程中，样品盘、左扰动盘4和右扰动盘22的高度及左扰动盘和右扰动盘的转角均由外部的控制装置电控，从而实现自主调整样品盘、左扰动盘4和右扰动盘22的绝对高度及之间的相对高度，配合观测装置，选取合适的观测角度和观测高度，获得良好的观测效果；所述左扰动盘4和右扰动盘22上开有带卡口的盘孔(5和21)，用于在需要时可装配各种扰动套筒(含不同的扰动孔，扰动内网，如不需扰动可装配空套筒或不装配)；所述样品盘上设置有一个直径10mm，壁厚1mm，壁高5mm的油池，油池20的直径与左扰动盘4和右扰动盘22上盘孔的孔径一致，确保不添加扰动套筒时不出现壁面扰动、孔扰动，工作时通过控制装置的电控将左、右扰动盘所需盘孔的轴线与油池20的轴线对齐即可。这种设置通过简单的电控扰动盘对齐轴线即可实现扰动条件设置、变换和组合，而不需拆装设备添加扰动，操作简单，控制方便，技术成熟。

本发明所设计的样品盘还包括中心进样孔12。中心进样孔12主要用于液体燃料实验场合，该中心进样孔12是一个贯穿样品盘盘轴11，且轴线与样品盘盘轴11中轴线重合的光孔，中心进样孔12上装配有一个进样孔阀17和一个油温测温器13，用于控制进样油速、油量，按需确保油池厚度，进而确保火焰高度，同时严格监测油温，防止管路内油料着火。在进行固体燃料实验时，操作进样孔阀17即可方便的封闭中心进样孔12。此设计保证了发明可用于液体燃料和固体燃料燃烧两种场景，提前预热液体燃料可实现不同样品初温的液体燃料燃烧实验。

本发明中的反应器顶盖1为钢质材料，其内顶部位置设置有一个测距仪23，用于检测样品盘上的油池20、左扰动盘盘孔5和右扰动盘盘孔21是否对齐，同时也监测油池厚度，确保油池不过高，燃料不从油池内部溢出。

本发明中设有环形钢化玻璃3作为观测窗，便于火焰形态的360°视角观测，所述样品盘盘轴11由外设的控制装置电控，以确保样品盘位置可从观测窗观测，可以根据实际需要设置观测高速摄像机的机位和数量。

所述反应器的底座10也为钢质材料，底座10上边缘和顶盖1下边缘设置有一个环形的环形玻璃观测窗卡扣，卡扣和环形玻璃之间有密封料；所述外反应器内含的底座、环形钢化玻璃和顶盖三部分之间开槽配合，含密封料，易于拆卸维修和设备结构紧凑。从而保证反应器整体不漏气。

在所述底座10靠近上边缘位置处开有两个侧孔(左侧孔6和右侧孔19)，一侧设有引燃剂喷管7和热电偶，一侧设有电火花点火器18和热电偶，上述器件的尾部均装有螺塞，螺塞套橡胶管，确保点火过程不用开放封闭环境，有利于减少对流，优化点火过程。两侧热电偶成对。

所述底座10的底部开有四个沿圆周均匀排布的底孔，其中与所述左扰动盘4、右扰动盘22和样品盘盘轴11所穿过底座螺纹孔在一条直线上的两个同向底孔15内安置热电偶，与两个同向底孔15的连线垂直的两个垂直向底孔24用于安设进排气装置。此对底孔热电偶和所述两侧孔安设热电偶共同精确检测燃料燃烧温度，获取燃烧温度数据，底孔热电偶和侧孔热电偶布线位于一个平面内，避免了线路相绞。

使用本发明反应器进行液体燃料燃烧扰动实验及其火焰观测过程：

首先，打开反应器的顶盖1，将所需扰动套筒安装在左扰动盘盘孔5和右扰动盘盘孔21中(如不需组合扰动即可不安装右扰动或安装空套筒)，关闭反应器的顶盖1，确保其与环形钢化玻璃3配合良好，环形玻璃卡扣2和环形钢化玻璃3配合良好，关闭进样孔阀17。通过外设的控制装置电控调整左扰动盘4的盘面、右扰动盘22的盘面和油池20的绝对高度及其之间距离，调整第一次实验所需扰动对应的左扰动盘盘孔5和右扰动盘盘孔21与油池20同轴，参照顶面测距器23数据，确保同轴，确保摄像设备可通过环形钢化玻璃3拍摄到油池20，而不会被左扰动盘4的盘面、左扰动盘盘轴9、右扰动盘22的盘面和右扰动盘盘轴14干扰观察。在反应器的左侧孔6插入左侧孔热电偶和引燃剂喷管7，如需引燃剂喷管的情形，在反应器的右侧孔19插入右侧孔热电偶和电火花打火器18，并在两个同向底孔15插入左底孔热电偶8和右底孔热电偶16，确保上述器件的尾部用柱塞封闭孔隙，此时保持引燃剂喷管7关闭，热电偶布线不相绞，上述热电偶、引燃剂喷管7和电火花打火器18均靠近油池20布置。两个垂直向底孔24连接进气管和出气管，如有必要可通过此两底孔内插温度传感器和压力传感器，气密性要求如前；开启气瓶通过垂直向底孔24向反应器内通入实验所需气体(空气、氧气或其他氧化剂)，如有必要先关闭出气阀，使反应器内达到实验所需压力，打开出气阀，等待压力稳定后(如未内插压力传感器即为出气流量稳定后)，进气流量和出气流量(由外设流量计测量)相差不大证明气密性良好，可以开展实验，如气密性不佳则需拆机检修。此时，打开进样孔阀17和进样孔油温测温器13，从样品盘的中心进样孔12进样，燃料此时已按照需求预热到所需温度；参照顶面的测距器23数据，进样达到所需油池20厚度时关闭进样孔阀17；如实验所用液体燃料需要引燃剂，此时打开引燃剂喷管7，喷射一定引燃剂后立即关闭，立刻启动电火花点火器18，点燃燃料后通过连接设备使上述两设备远离燃烧中心，注意不移动上述装置尾部柱塞；如不需引燃剂，则直接用电火花点火器18点火。此后，通过提前设置的高速摄像机通过环形钢化玻璃3可以实现360°拍摄火焰照片。完成一组实验后，可在熄灭后打开进样孔阀17二次进样，电控变换所需左扰动盘盘孔5和右扰动盘盘孔21与油池同轴20，以实现扰动变换和组合，其余点火、观测、测距、压力控制等操作不变；也可在预实验的基础上持续打开进样孔阀17，根据实验消耗情况调整进样油量，通过顶面的测距器23保证实验流程内油池厚度满足需要，以进行扰动变换的持续实验，可以减少二次进样带来的误差；此过程需要通过进样孔油温测温器13严密监测油温以防火灾；后一操作不需二次点火，观测等操作不变，观测需避开扰动变化的间隙，如发生危险，即刻关闭进样孔阀17。

实验结束后，关闭进样孔阀17，等待燃料自然燃尽熄灭后，打开进气阀，通过一垂直向底孔24所连接的进气管泵入惰性气体进行洗气，将烟气通过另一垂直向底孔24泵入排气管，如有烟气分析需要，将上述烟气导入后处理装置或检测、分析装置；最后，终止向检测、分析装置中的进气，将尾气通入后处理装置，等待装置完全冷却，有害气体基本排空，打开反应器盖1，清洗反应器在液体燃烧过程中生成的炭黑等物质。全过程油池的温度由左、右底孔热电偶(8,16)和左、右侧孔热电偶监测，燃烧各方位的火焰形态、火焰亮度由高速摄像机拍摄的照片分析。

固体燃料燃烧扰动实验及其火焰观测过程与液体燃料相关过程基本一致。此处仅阐述不同点，固体燃料应提前切割为可放入油池20的固体试样，注意试样不能撞到扰动盘。实验全过程需封闭样品盘进样孔12以免烟气外漏，此封闭过程应在气密性检查之前。如有需要可提前封闭油池20和样品盘进样孔12之间通路。实验结束后，注意清理油池20中的固体燃烧灰渣。

综上所述，用于火焰扰动观测的固/液体燃烧反应器适用于固体燃料和液体燃料的燃烧扰动实验，简单地通过更换扰动套筒，并使两扰动盘所需盘孔与样品盘油池中轴重合来添加燃料燃烧扰动，实现在一次实验中简单、快速地更换多个扰动，相对便利地组合扰动，可极大程度地丰富火焰扰动的相关实验；同时可以设置多项实验初始条件，包括燃烧环境压力、液体燃料初始温度、油池厚度等；在观测上可多角度拍摄火焰照片，同时得到不同扰动状态下的火焰参数和多角度的火焰状态照片；此设备温度测定准确，对流效应影响小，易于拆装维修；同时，上述装置还具备分析烟气成分的功能。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，本领域的技术人员和科研人员结合个别燃料的特殊性质，在不脱离本发明宗旨的情况下做出的诸多变形，包括不同的样品盘、扰动盘设计，这些均在本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种用于火焰扰动观测的固/液体燃烧反应器，包括底座(10)和顶盖(1)，所述顶盖(1)和所述底座(10)之间通过装卡的设有环形钢化玻璃(3)，所述顶盖(1)和所述底座(10)上分别在与所述环形钢化玻璃(3)的连接处设有卡扣(2)；所述顶盖(1)、环形钢化玻璃(3)和底座(10)的内径一致，从而形成了圆筒状的反应器腔体；其特征在于，

所述底座(10)的底板上通过三个安装孔装配有左扰动盘盘轴(9)、样品盘盘轴(11)和右扰动盘盘轴(14)，所述样品盘盘轴(11)与反应器腔体同轴，所述左扰动盘盘轴(9)的轴线与所述样品盘盘轴(11)的轴线及所述右扰动盘盘轴(14)的轴线与所述样品盘盘轴(11)的轴线等距，且在同一平面A内；

所述左扰动盘盘轴(9)的顶部设有左扰动盘(4)，所述左扰动盘(4)的边缘处沿周向均匀设有6个带有卡扣的左扰动盘孔(5)；所述右扰动盘盘轴(14)的顶部设有右扰动盘(22)，所述右扰动盘(22)的边缘处沿周向均匀设有6个带有卡扣的右扰动盘孔(21)；所述样品盘盘轴(11)的顶部设有样品盘，自所述样品盘盘轴(11)的底部至所述样片盘盘面设有贯通的中心进样孔(12)，所述样品盘上设有油池(20)，所述油池(20)设在所述中心进样孔(12)的顶部，所述中心进样孔(12)内装配有一个进样孔阀(17)和一个进样孔油温测温器(13)；

所述底座(10)的侧壁上、在位于卡扣(2)的下边缘处设有相对的两个侧孔，两个侧孔分别为左侧孔(6)和右侧孔(19)，所述底座(10)的底板上还设有沿圆周均匀的四个通孔，其中相对的两个通孔的轴线与平面A重合，该两个通孔记为同向底孔(15)，另外两个通孔记为垂直向底孔(24)；所述油池(20)的周边设有引燃剂喷管(7)、电火花打火器(18)和两对热电偶；

所述右扰动盘盘轴(9)、所述左扰动盘盘轴(14)和所述样品盘盘轴(11)连接至一控制装置，以控制所述左扰动盘(4)、右扰动盘(22)和油池(20)的相对高度及所述左扰动盘(4)和右扰动盘(22)的旋转角度；

所述顶盖(1)的底面中心位置设有一个测距器(23)，用于检测所述左扰动盘盘孔(5)和右扰动盘盘孔(21)与所述油池(20)是否同轴，以及监测油池(20)的厚度。

2.根据权利要求1所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，所述环形钢化玻璃(3)与所述顶盖(1)和所述底座(10)的连接处均设有卡槽，所述顶盖(1)与所述环形钢化玻璃(3)之间、所述底座(10)与所述环形钢化玻璃(3)之间均分别通过卡扣和卡槽连接，且在所述的卡扣与卡槽之间均设有密封结构。

3.根据权利要求1所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，所述左扰动盘盘轴(9)和左扰动盘(4)构成了左扰动盘组件，所述右扰动盘盘轴(14)和右扰动盘(22)构成了的右扰动盘组件，所述左扰动盘组件和所述右扰动盘组件的结构一致；

所述左扰动盘盘轴(9)、样品盘盘轴(11)和右扰动盘盘轴(14)通过螺纹连接装配在所述底座(10)的底板上的三个安装孔中。

4.根据权利要求3所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，所述左扰动盘(4)、右扰动盘(22)和样品盘的厚度一致。

5.根据权利要求1所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，所述油池(20)的内径为10mm，壁厚2mm，壁高5mm；所述左扰动盘孔(5)和右扰动盘孔(21)的内径与所述油池(20)的内径相同。

6.根据权利要求1所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，所述左扰动盘孔(5)和右扰动盘孔(21)用于装配扰动套筒，所述扰动套筒设有扰动孔和扰动内网。

7.根据权利要求1所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，所述引燃剂喷管(7)的喷射口位于所述油池(20)的上端；所述电火花打火器(18)用于为所述引燃剂喷管(7)点火；所述引燃剂喷管(7)的尾部自所述左侧孔(6)连接至反应器腔体外部的控制装置，所述电火花打火器(18)的尾部自所述右侧孔(19)连接至反应器腔体外部的控制装置；

所述进样孔油温测温器(13)的连线自所述中心进样口(12)连接至反应器腔体外部的控制装置。

8.根据权利要求1所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，两对热电偶的布置是：一对热电偶左右对称的布置在所述油池(20)的两边，另一对热电偶前后对称的布置在所述油池(20)的两边；两对热电偶中，一对热电偶的连线分别自所述左侧孔(6)和右侧孔(19)连接至反应器腔体外部的控制装置，另外一对热电偶的连线分别自两个同向底孔(15)连接至反应器腔体外部的控制装置。

9.根据权利要求7所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，所述左侧孔(6)与其内的热电偶连线和引燃剂喷管(7)之间、所述右侧孔与其内的热电偶连线和电火花打火器(18)之间、两个同向底孔(15)与其内各自的热电偶连线之间均分别设有密封结构。

10.根据权利要求1所述的固/液体燃烧反应器，其特征在于，所述右扰动盘(22)盘面的绝对高度高于所述左扰动盘(4)盘面的绝对高度，所述左扰动盘(4)盘面的绝对高度高于所述油池(20)的绝对高度。

Images