CN113376359A - 一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，包括输油管路、燃油供给部件以及燃油喷嘴，还包括用于加热燃油的升温部件、用于降低燃油温度的降温部件以及排气部件；所述降温部件包括冷媒通道、热交换器、储液罐、泵送装置以及半导体制冷芯片，所述冷媒通道缠绕于所述输油管路的侧壁外，所述冷媒通道中的冷媒经由所述热交换器的内部，所述半导体制冷芯片的冷端和所述热交换器连接，所述冷媒通道的两端分别和所述储液罐的入口、出口连通，所述泵送装置设置于所述冷媒通道上，所述升温部件包括加热带，所述加热带产热缠绕于所述输油管路的侧壁外；所述排气部件和所述输油管路连接，用于排出燃油中的空气。
Description
技术领域
本发明涉及燃油喷雾特性模拟测试领域，具体来说是一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置。
背景技术
现有技术中，汽油一直作为航空活塞发动机的主要燃料，但由于汽油闪点低、挥发性强，常温下遇明火容易发生爆炸，给燃料存储、运输和使用带来很大的挑战，对燃料安全性要求较高的国防领域，迫切需要安全性更高的替代燃料。相比于汽油，航空煤油具有闪点高、不易挥发和安全性能好等优点，使其作为航空活塞发动机的重要燃料受到越来越多的重视。
航空发动机在工作过程中，外部环境温度变化较大，尤其是飞行高度和飞行速度都会影响到航空煤油的温度，同时还有来自于润滑油、压缩空气和火焰热辐射所传递的热量，这些都会影响到航空煤油的温度；航空煤油温度的变化会引起包括密度、动力黏度、表面张力等物理参数的变化，进而会影响到航空煤油的喷雾特性以及其在燃烧室的燃烧特性，掌握不同温度条件下航空煤油喷雾特性，对于预测其在燃烧室里的燃烧特性具有重要作用。
为了研究航空煤油的喷雾特性，需要对航空煤油加压使其能从喷油器中喷出，因此在输油管路里的航空煤油具有一定压力，如果对航空煤油进行直接加热或降温，可能会导致泄露以及实验安全性下降等问题。因此，亟待提供一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于：提供一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，其具有升温部件以及降温部件，保证实验安全性的同时控制燃油温度。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，包括输油管路、向所述输油管路提供燃油的燃油供给部件以及与所述输油管路的出口连通的燃油喷嘴，还包括用于加热燃油的升温部件、用于降低燃油温度的降温部件以及排气部件；
所述降温部件包括冷媒通道、热交换器、储液罐、泵送装置以及半导体制冷芯片，所述冷媒通道缠绕于所述输油管路的侧壁外，所述冷媒通道中的冷媒经由所述热交换器的内部，所述半导体制冷芯片的冷端和所述热交换器连接，所述冷媒通道的两端分别和所述储液罐的入口、出口连通，所述泵送装置设置于所述冷媒通道上，用于循环所述冷媒通道中的冷媒，所述升温部件包括加热带，所述加热带产热缠绕于所述输油管路的侧壁外；
所述排气部件包括空腔、排气阀以及压板，所述空腔的入口和所述输油管路的出口连通，所述空腔的出口和所述燃油喷嘴的入口连通，所述空腔为入口高于出口的结构，所述排气阀和所述空腔连接，用于排出所述空腔内的气体，所述空腔上设置有插孔，所述温度传感器的检测端经由所述插孔设置于所述空腔内，所述温度传感器和所述压板连接，所述压板和所述空腔密封连接，用于密封所述插孔、温度传感器外壳之间的间隙。
进一步地，所述燃油供给装置包括高压氮气瓶、减压阀以及蓄能器，所述高压氮气瓶的出口和所述蓄能器的进气口连通，所述蓄能器的出油口和所述输油管路的入口连通，所述减压阀设置于所述高压氮气瓶和所述蓄能器连通的通路上，用于调整所述蓄能器的气囊压力。
进一步地，还包括处理器，所述温度传感器、加热带、半导体制冷芯片以及泵送装置分别和所述处理器电性连接。
进一步地，所述半导体制冷芯片的热端设置有热端散热器。
进一步地，所述热交换器包括具有进口、出口的换热腔，所述换热腔内设置有若干挡板，所述挡板和所述换热腔的内壁形成弯折通道。
进一步地，所述冷媒通道为铜管。
进一步地，所述排气阀采用不锈钢材质制成。
进一步地，所述输油管路的转接处均使用不锈钢转接头连接并密封处理。
进一步地，所述蓄能器和所述输油管路连通的通道上设置有进油阀。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、燃油温度过低，通过所述升温部件升温，燃油温度过高，通过所述降温部件降温。相比于直接对燃油进行升温和降温操作，通过所述冷媒通道以及加热带间接地对燃油进行升温和降温，一是增加了接触面积，提升了升温降温效果，二是避免了直接加热燃油，提升了本装置的安全性。
2、所述排气部件的空腔能够收集从所述输油管路排至所述空腔之中的空气，防止气液混合物从所述燃油喷嘴喷出，影响实验效果，打开所述排气阀，能够将所述空腔之中的空气排出，避免所述输油管路内的压力过高产生安全隐患。
3、所述温度传感器安装于所述空腔之上，一是方便安装，二是避免了对所述输油管路的结构的破坏。
附图说明
图1为本发明的用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置结构图；
图2为热交换器结构图；
图3为空腔结构示意图。
附图标记列表
1-高压氮气瓶，2-减压阀，3-压力表，4-蓄能器，5-进油阀，6-输油管路，7-空腔，8-排气阀，9-燃油喷嘴，10-冷媒通道，11-泵送装置，12-储液罐，13-半导体制冷芯片，14-加热带，15-挡板，16-处理器，17-显示器以及操作界面，18-电源，19-温度传感器，20-热交换器，21-热端散热器，22-压板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接 ；可以是两个元件内部的连通；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1~3所示，一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，包括输油管路6、向所述输油管路6提供燃油的燃油供给部件以及与所述输油管路6的出口连通的燃油喷嘴9，还包括用于加热燃油的升温部件、用于降低燃油温度的降温部件以及排气部件；
所述降温部件包括冷媒通道10、热交换器20、储液罐12、泵送装置11以及半导体制冷芯片13，所述冷媒通道10缠绕于所述输油管路6的侧壁外，所述冷媒通道10中的冷媒经由所述热交换器20的内部，所述半导体制冷芯片13的冷端和所述热交换器20连接，所述冷媒通道10的两端分别和所述储液罐12的入口、出口连通，所述泵送装置11设置于所述冷媒通道10上，用于循环所述冷媒通道10中的冷媒，所述升温部件包括加热带14，所述加热带14产热缠绕于所述输油管路6的侧壁外；
所述排气部件包括空腔7、排气阀8以及压板22，所述空腔7的入口和所述输油管路6的出口连通，所述空腔7的出口和所述燃油喷嘴9的入口连通，所述空腔7为入口高于出口的结构，所述排气阀8和所述空腔7连接，用于排出所述空腔7内的气体，所述空腔7上设置有插孔，所述温度传感器19的检测端经由所述插孔设置于所述空腔7内，所述温度传感器19和所述压板22连接，所述压板22和所述空腔7密封连接，用于密封所述插孔、温度传感器19外壳之间的间隙。
本发明的工作原理为：所述半导体制冷芯片13、泵送装置11、加热带14分别通过电源18供能，进行测试实验时，通过所述蓄能器4向所述输油管路6内泵入燃油，通过所述空腔7上的温度传感器19检测燃油温度，燃油温度过低，通过所述升温部件升温，燃油温度过高，通过所述降温部件降温。所述降温部件工作时，在所述泵送装置11的作用下，所述冷媒通道10内的冷媒在所述冷媒通道10、热交换器20组成的循环回路中流动，当冷媒进入所述热交换器20后，在半导体制冷芯片13的作用下冷却，冷却后的冷媒进入所述冷媒通道10缠绕于所述输油管路6侧壁外的部分之中时，通过热传导作用，冷媒温度升高，所述输油管路6内的燃油温度降低。所述升温部件工作时，通过所述加热带14的作用，加热所述输油管路6，经过热传导的作用燃油温度升高。
所述排气部件的空腔7能够收集从所述输油管路6排至所述空腔7之中的空气，防止气液混合物从所述燃油喷嘴9喷出，影响实验效果，打开所述排气阀8，能够将所述空腔7之中的空气排出，避免所述输油管路6内的压力过高产生安全隐患。本发明中，所述空腔7的内部直径大于所述输油管的直径，在所述输油管路6上开设孔洞安装所述温度传感器19容易影响所述输油管路6的强度，并且由于输油管路6孔径较小，导致安装不便，因此将所述温度传感器19安装于所述空腔7之上，方便安装，避免了对所述输油管路6的结构的破坏，安装时，将所述温度传感器19固定于所述压板22之上，确保二者之间连接处密封，随后将所述压板22固定于所述空腔7之上，一是增加了所述温度传感器19和所述空腔7的连接腔室，二是通过密封所述压板22和所述空腔7表壁之间的间隙即可密封所述插孔和所述温度传感器19之间的间隙，防止燃油外泄，本发明中，所述压板22可以和所述空腔7通过焊接连接。本发明中，所述输油管路6采用耐高压的不锈钢材质制成，所述泵送装置11可以为水泵。
进一步地，所述燃油供给装置包括高压氮气瓶1、减压阀2以及蓄能器4，所述高压氮气瓶1的出口和所述蓄能器4的进气口连通，所述蓄能器4的出油口和所述输油管路6的入口连通，所述减压阀2设置于所述高压氮气瓶1和所述蓄能器4连通的通路上，用于调整所述蓄能器4的气囊压力。
通过高压氮气瓶11对蓄能器44的气囊加压，实现向所述输油管路6内输入燃油的目的，所述减压阀2，通过减压阀2可以实现对蓄能器4气囊压力的控制，从而实现对燃油压力的控制。本发明中，所述蓄能器4上设置有检测气压强度的压力表3，方便观测当下所述蓄能器4的气囊压强。
进一步地，还包括处理器16，所述温度传感器19、加热带14、半导体制冷芯片13以及泵送装置11分别和所述处理器16电性连接。
所述温度传感器19检测得到油温数据传递至所述处理器16，通过所述处理器16控制所述半导体制冷芯片13、泵送装置11以及所述加热带14的启停，使得所述输油管路6内的油温能够保持在设定范围内，本发明中，所述控制器采用模糊PID算式，方便精确控温；所述控制器带有显示器以及操作界面17，方便使用人员进行操作。
进一步地，所述半导体制冷芯片13的热端设置有热端散热器21。
所述热端散热器21能够降低所述半导体制冷芯片13的热端温度，进而其冷端温度随之下降，增加所述半导体制冷芯片13的制冷效率。
进一步地，所述热交换器20包括具有进口、出口的换热腔，所述换热腔内设置有若干挡板15，所述挡板15和所述换热腔的内壁形成弯折通道。
进一步地，所述冷媒通道10为铜管。
铜管抗腐蚀性能强，不易氧化，增加了所述冷媒通道10的使用寿命，同时，铜管的换热系数相比于钢管等常见管材更高，增加了所述冷媒的降温效率。
进一步地，所述排气阀8采用不锈钢材质制成。
进一步地，所述输油管路6的转接处均使用不锈钢转接头连接并密封处理。
不锈钢材质具有高耐腐蚀性、耐热性，可以在高温下保持强度，增加了所述排气阀8的使用寿命，并增加了所述输油管路6的可靠性，降低了其发生泄漏的概率。
进一步地，所述蓄能器4和所述输油管路6连通的通道上设置有进油阀5。
通过所述进油阀5控制所述蓄能器4和所述输油管路6连通的通道的开闭，增加了使用安全性。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实说明书中实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，包括输油管路（6）、向所述输油管路（6）提供燃油的燃油供给部件以及与所述输油管路（6）的出口连通的燃油喷嘴（9），其特征在于：还包括用于加热燃油的升温部件、用于降低燃油温度的降温部件以及排气部件；
所述降温部件包括冷媒通道（10）、热交换器（20）、储液罐（12）、泵送装置（11）以及半导体制冷芯片（13），所述冷媒通道（10）缠绕于所述输油管路（6）的侧壁外，所述冷媒通道（10）中的冷媒经由所述热交换器（20）的内部，所述半导体制冷芯片（13）的冷端和所述热交换器（20）连接，所述冷媒通道（10）的两端分别和所述储液罐（12）的入口、出口连通，所述泵送装置（11）设置于所述冷媒通道（10）上，用于循环所述冷媒通道（10）中的冷媒，所述升温部件包括加热带（14），所述加热带（14）产热缠绕于所述输油管路（6）的侧壁外；
所述排气部件包括空腔（7）、排气阀（8）以及压板（22），所述空腔（7）的入口和所述输油管路（6）的出口连通，所述空腔（7）的出口和所述燃油喷嘴（9）的入口连通，所述空腔（7）为入口高于出口的结构，所述排气阀（8）和所述空腔（7）连接，用于排出所述空腔（7）内的气体，所述空腔（7）上设置有插孔，所述温度传感器（19）的检测端经由所述插孔设置于所述空腔（7）内，所述温度传感器（19）和所述压板（22）连接，所述压板（22）和所述空腔（7）密封连接，用于密封所述插孔、温度传感器（19）外壳之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，其特征在于：所述燃油供给装置包括高压氮气瓶（1）、减压阀（2）以及蓄能器（4），所述高压氮气瓶（1）的出口和所述蓄能器（4）的进气口连通，所述蓄能器（4）的出油口和所述输油管路（6）的入口连通，所述减压阀（2）设置于所述高压氮气瓶（1）和所述蓄能器（4）连通的通路上，用于调整所述蓄能器（4）的气囊压力。
3.根据权利要求1所述的一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，其特征在于：还包括处理器（16），所述温度传感器（19）、加热带（14）、半导体制冷芯片（13）以及泵送装置（11）分别和所述处理器（16）电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，其特征在于：所述半导体制冷芯片（13）的热端设置有热端散热器（21）。
5.根据权利要求1所述的一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，其特征在于：所述热交换器（20）包括具有进口、出口的换热腔，所述换热腔内设置有若干挡板（15），所述挡板（15）和所述换热腔的内壁形成弯折通道。
6.根据权利要求1所述的一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，其特征在于：所述冷媒通道（10）为铜管。
7.根据权利要求1所述的一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，其特征在于：所述排气阀（8）采用不锈钢材质制成。
8.根据权利要求1所述的一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，其特征在于：所述输油管路（6）的转接处均使用不锈钢转接头连接并密封处理。
9.根据权利要求2所述的一种用于喷雾测试系统的可控温燃油供给装置，其特征在于：所述蓄能器（4）和所述输油管路（6）连通的通道上设置有进油阀（5）。
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