CN114307798A - 一种用于燃烧实验的气体预处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于燃烧实验的气体预处理装置，旨在提供一种具有配制预混气、播撒阻燃剂和示踪粒子、干燥气流等多种功能，且结构简单紧凑的燃烧实验气体预处理装置。包括混合腔、顶盖、法兰、密封圈、固定螺栓、进气口、出气口，所述混合腔为圆柱形，顶部通过法兰、密封圈和固定螺栓与倒漏斗状的顶盖连接，底部中心设有固定销，固定销上安装混流叶片，混合腔侧壁底部设有4个呈旋转对称的进气口，混合腔侧壁3个不同高度位置设有卡槽，上部卡槽和下部卡槽均通过弹簧卡环安装滤网，中间卡槽通过弹簧卡环安装导流片，导流片上侧设有带排气孔的导流管，下部滤网上放置干燥剂，导流片上放置阻燃剂或示踪粒子，所述出气口为竖直状，位于顶盖中心。

Description

一种用于燃烧实验的气体预处理装置

技术领域

本发明属于可燃气体燃烧实验的技术领域，具体涉及一种用于燃烧实验的气体预处理装置，具有配制预混气、播撒阻燃剂和示踪粒子、干燥气流等多种功能。

背景技术

化石燃料的长期使用造成了环境污染与能源短缺等问题，为了节约能源、应对全球气候变化，我国提出了“双碳”战略目标，氢气、甲烷等清洁可再生燃气正逐步取代传统化石燃料应用于工业生产及日常生活，此外掺混燃气相较于纯燃气有着独特优势，是未来燃气利用的重要方向，如掺氢天然气是氢能源的重要利用方式之一。可燃性气体应用带来便利的同时也存在着泄露的风险，从而诱发火灾甚至爆炸事故，造成严重的生命财产损失，开展预混气体火焰传播特性及其抑制方法探究在燃烧应用和安全工程等多方面具有重要的理论和现实意义。预混气体与纯燃气之间，以及不同预混气体间的火焰燃烧与传播特性存在较大差异，目前相关研究仍不完备。因此，进行预混气体燃烧的相关实验探究，为预混气的安全利用提供足够的理论支持，具有重要价值；为应对燃气泄漏所带来的一系列危险，探究抑制火焰的有效方法很有必要，阻燃剂对火焰燃烧抑制效果显著，如何使阻燃剂更有效地发挥作用仍是实验探究的重点；同时，在具体的实验研究中，流场速度是表征燃烧特性的重要指标，PIV技术(粒子图像测速技术)提供了一种全场、动态、非接触测量手段，精度较高，实施PIV测速技术，示踪粒子的均匀有效播撒至关重要；此外，气流湿度对火焰燃烧影响很大，排除气流中水分影响对相关实验的进行有着重要意义。然而，在现有燃烧实验系统中，尚未出现集气体预混、阻燃剂播撒、示踪粒子播撒、气体干燥功能于一体的气体预处理装置。本发明提供一种用于燃烧实验的气体预处理装置，具有配制预混气、播撒阻燃剂和示踪粒子、干燥气流等多种功能，并且结构简单，便于推广使用。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种用于燃烧实验的气体预处理装置，具有配制预混气、播撒阻燃剂和示踪粒子、干燥气流等多种功能，且结构简单，用于燃烧实验。

本发明的技术方案如下：一种用于燃烧实验的气体预处理装置，包括混合腔、顶盖、第一进气口、第二进气口、第三进气口、第四进气口和出气口，所述混合腔腔底中心设有固定销，固定销上安装混流叶片；所述混合腔侧壁底部设有第一进气口、第二进气口、第三进气口和第四进气口；所述混合腔中部设有第一卡槽、第二卡槽和第三卡槽，在第一卡槽上依次安装第一弹簧卡环、第一滤网和第二弹簧卡环，在第二卡槽上依次安装第三弹簧卡环、导流片和第四弹簧卡环，在第三卡槽上安装第五弹簧卡环、第二滤网和第六弹簧卡环；所述顶盖与混合腔连接；所述出气口位于顶盖中心。

所述顶盖呈倒漏斗状。所述出气口为竖直状。

其中，所述第一进气口为水平状，第一进气口与混合腔的中心间距为混合腔的内半径的一半；第二进气口、第三进气口和第四进气口分别为第一进气口绕混合腔的中心轴线逆时针旋转90°、180°和270°。

所述第一滤网、第二滤网和导流片的直径相同，且比混合腔内径小2至5mm。所述第一卡槽、第二卡槽和第三卡槽直径比混合腔内径大3至4mm。所述第一弹簧卡环、第二弹簧卡环、第三弹簧卡环、第四弹簧卡环、第五弹簧卡环、第六弹簧卡环型号相同，且外径比混合腔内径大4至6mm，内径比混合腔内径小4至6mm。所述第一弹簧卡环、第一滤网和第二弹簧卡环厚度之和与第一卡槽宽度相等。所述第三弹簧卡环、导流片和第四弹簧卡环厚度之和与第二卡槽宽度相等。所述第五弹簧卡环、第二滤网和第六弹簧卡环厚度之和与第三卡槽宽度相等。

所述导流片上侧设有导流管，导流管为竖直状，两侧设有排气孔。

所述第一滤网上放置干燥剂，在导流片上放置阻燃剂或示踪粒子。

所述顶盖上设有第二法兰，通过固定螺栓与混合腔上的第一法兰连接，第一法兰与第二法兰之间设有密封圈。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)具有良好的气体预混功能，通过控制进气口开闭实现2至4种气体对流混合，并借助混流叶片搅拌、导流片和多级滤网使气体混合更加均匀；

(2)具有干燥气流功能，将干燥剂置于气体干燥区，气体流经时完成干燥过程；

(3)具有均匀播撒阻燃剂和示踪粒子功能，将阻燃剂或示踪粒子置于气固混合区，多个排气孔使气流与阻燃剂或示踪粒子均匀混合，并且可通过改变第二滤网的孔径调节阻燃剂或示踪粒子浓度；

(4)结构简单且紧凑，便于加工与使用，且节约空间。

附图说明

图1为本发明一种用于燃烧实验的气体预处理装置结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为本发明弹簧卡环结构示意图；

图4为本发明导流片结构示意图；

图5为本发明导流管结构示意图。

图中：1-混合腔，2-顶盖，3-密封圈，4-固定螺栓，5-第一进气口，6-第二进气口，7-第三进气口，8-第四进气口，9-出气口，10-第一法兰，11-第二法兰，12-固定销，13-混流叶片，14-第一卡槽，15-第二卡槽，16-第三卡槽，17-第一弹簧卡环，18-第二弹簧卡环，19-第三弹簧卡环，20-第四弹簧卡环，21-第五弹簧卡环，22-第六弹簧卡环，23-第一滤网，24-第二滤网，25-导流片，26-导流管，27-排气孔。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

在图1中，一种用于燃烧实验的气体预处理装置主要包括混合腔1、顶盖2、密封圈3、固定螺栓4、第一进气口5、第二进气口6、第三进气口7、第四进气口8、出气口9、第一法兰10、第二法兰11等。

所述混合腔1腔底中心设有固定销12，固定销12上部细长，安装有混流叶片13，固定销12中部比上部粗，用于支撑混流叶片13，保证混流叶片13可绕固定销12自由转动，固定销12底部设有螺纹，以螺纹连接方式固定于混合腔1腔底中心。所述混流叶片13呈旋转对称，混流叶片13转动半径比混合腔1内半径小5mm，混流叶片13结构如图2所示。所述混合腔1侧壁底部设有第一进气口5、第二进气口6、第三进气口7和第四进气口8，如图2所示，第一进气口5为水平状，第一进气口5与混合腔1的中心间距为混合腔1的内半径的一半，第二进气口6、第三进气口7和第四进气口8分别为第一进气口5绕混合腔1的中心轴线逆时针旋转90°、180°和270°。第一卡槽14下部为气体预混区，具有良好的气体预混功能，通过控制进气口开闭实现2至4种气体对流混合，以气流冲击带动混流叶片13快速旋转，对气流进行搅拌，配制预混气体。

所述混合腔1侧壁不同高度处设有第一卡槽14、第二卡槽15和第三卡槽16，且第一卡槽14、第二卡槽15和第三卡槽16直径比混合腔1内径大3mm。在第一卡槽14位置处依次安装第一弹簧卡环17、第一滤网23和第二弹簧卡环18，且第一弹簧卡环17、第一滤网23和第二弹簧卡环18的厚度之和与第一卡槽14宽度相等。弹簧卡环结构如图3所示，第一弹簧卡环17，第二弹簧卡环18，第三弹簧卡环19，第四弹簧卡环20，第五弹簧卡环21和第六弹簧卡环22；各弹簧卡环型号相同，弹簧卡环外径比混合腔1内径大5mm，内径比混合腔1内径小5mm，所述第一滤网23直径比混合腔1内径小4mm，且各滤网直径相同。第一卡槽14和第二卡槽15之间为气体干燥区，第一滤网23上侧放置干燥剂颗粒，预混气体通过气体干燥区后获得干燥预混气体。并且预混气流经过第一滤网23和干燥剂颗粒缝隙时进一步混合，气体混合更均匀。

在第二卡槽15位置处依次安装第三弹簧卡环19、导流片25和第四弹簧卡环20，且第三弹簧卡环19、导流片25和第四弹簧卡环20的厚度之和与第二卡槽15宽度相等。所述导流片25直径比混合腔1内径小4mm，导流片25结构如图4所示，导流片25上侧设有两层导流管26，其中内层与外层各设有8个，导流管26结构如图5所示，导流管26为竖直圆柱状，顶部封闭，每个导流管26侧壁上设有两排共8个排气孔27。第二卡槽15与第三卡槽16之间为气固混合区，导流片25上侧放置阻燃剂或示踪粒子颗粒，干燥预混气体经过排气孔27射入气固混合区，多个排气孔27交叉射流可保证气体与阻燃剂或示踪粒子颗粒均匀混合。

在第三卡槽16位置处依次安装第五弹簧卡环21、第二滤网24和第六弹簧卡环22，且第五弹簧卡环21、第二滤网24和第六弹簧卡环22的厚度之和与第三卡槽16宽度相等。所述第二滤网24直径比混合腔1内径小4mm。通过换用不同孔径的第二滤网24，可实现调控气流中阻燃剂或示踪粒子颗粒浓度。所述混合腔1顶端设有第一法兰10，通过固定螺栓4与顶盖2底端的第二法兰11连接，第一法兰10与第二法兰11之间设有密封圈3密封，保证装置气密性，固定螺栓4共采用6个，绕第一法兰10中心线呈环状均匀分布。所述顶盖2呈倒漏斗状，出气口9为竖直状，位于顶盖中心。均匀混合阻燃剂或示踪粒子的干燥预混气体经过第二滤网24调控后经由出气口9排出。

本发明未详细公开的部分属于本领域的公知技术。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (9)

1.一种用于燃烧实验的气体预处理装置，其特征在于：包括混合腔(1)、顶盖(2)、第一进气口(5)、第二进气口(6)、第三进气口(7)、第四进气口(8)和出气口(9)，所述混合腔(1)腔底中心设有固定销(12)，固定销(12)上安装混流叶片(13)；所述混合腔(1)侧壁底部设有第一进气口(5)、第二进气口(6)、第三进气口(7)和第四进气口(8)；所述混合腔(1)中部设有第一卡槽(14)、第二卡槽(15)和第三卡槽(16)，在第一卡槽(14)上依次安装第一弹簧卡环(17)、第一滤网(23)和第二弹簧卡环(18)，在第二卡槽(15)上依次安装第三弹簧卡环(19)、导流片(25)和第四弹簧卡环(20)，在第三卡槽(16)上依次安装第五弹簧卡环(21)、第二滤网(24)和第六弹簧卡环(22)；所述顶盖(2)与混合腔(1)连接；所述出气口(9)位于顶盖(2)中心。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃烧实验的气体预处理装置，其特征在于：所述第一进气口(5)为水平状，第一进气口(5)与混合腔(1)的中心间距为混合腔(1)的内半径的一半；第二进气口(6)、第三进气口(7)和第四进气口(8)分别为第一进气口(5)绕混合腔(1)的中心轴线逆时针旋转90°、180°和270°。

3.根据权利要求1所述的一种用于燃烧实验的气体预处理装置，其特征在于：所述第一滤网(23)、第二滤网(24)和导流片(25)的直径相同，且比混合腔(1)内径小2至5mm；所述第一卡槽(14)、第二卡槽(15)和第三卡槽(16)直径比混合腔(1)内径大3至4mm；所述第一弹簧卡环(17)、第二弹簧卡环(18)、第三弹簧卡环(19)、第四弹簧卡环(20)、第五弹簧卡环(21)、第六弹簧卡环(22)型号相同，且外径比混合腔(1)内径大4至6mm，内径比混合腔(1)内径小4至6mm。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于燃烧实验的气体预处理装置，其特征在于：所述第一弹簧卡环(17)、第一滤网(23)和第二弹簧卡环(18)厚度之和与第一卡槽(14)宽度相等，所述第三弹簧卡环(19)、导流片(25)和第四弹簧卡环(20)厚度之和与第二卡槽(15)宽度相等，所述第五弹簧卡环(21)、第二滤网(24)和第六弹簧卡环(22)厚度之和与第三卡槽(16)宽度相等。

5.根据权利要求1或3所述的一种用于燃烧实验的气体预处理装置，其特征在于：所述导流片(25)上侧设有导流管(26)，导流管(26)为竖直状，侧壁上设有排气孔(27)。

6.根据权利要求1或3所述的一种用于燃烧实验的气体预处理装置，其特征在于：所述第一滤网(23)上放置干燥剂，在导流片(25)上放置阻燃剂或示踪粒子。

7.根据权利要求1所述的一种用于燃烧实验的气体预处理装置，其特征在于：所述顶盖(2)上设有第二法兰(11)，通过固定螺栓(4)与混合腔(1)上的第一法兰(10)连接，第一法兰(10)与第二法兰(11)之间设有密封圈(3)。

8.根据权利要求1所述的一种用于燃烧实验的气体预处理装置，其特征在于：所述顶盖(2)呈倒漏斗状；所述出气口(9)为竖直状。

9.根据权利要求1所述的一种用于燃烧实验的气体预处理装置，其特征在于：第一卡槽(14)、第二卡槽(15)和第三卡槽(16)设置在所述混合腔(1)侧壁的不同高度处。

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