CN115283228B - 一种使火焰日光下可视化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使火焰日光下可视化的方法，将水玻璃，水，氯化钠和氯化锶混合得到粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面，室温下自然晾干后得到含结合水的膜状焰色反应剂，燃烧器燃烧时，膜状焰色反应剂中的结合水蒸发，膜状焰色反应剂转变为多孔焰色反应剂，同时焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰。本发明能够迅速的产生可视性的焰色，工艺简单，便于实现大规模应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种使火焰在日光下可视的方法，属于燃烧及火焰测量领域。
背景技术
在日光下，火焰能够被视觉看到的原因是燃烧过程中产生的碳颗粒被加热后呈现出的黄色。不含碳燃料(例如氢气)的火焰在日光下是无色的。含碳燃料在预混燃烧器中，如果能够进行恰当的配风，在日光下也呈现无火焰，仅能看到光线的折射现象。这种现象给火焰的观察、测量或焰火的表演带来问题。
关于无色火焰的着色技术国内外已经进行了多次探索。专利CN109196276A公开了一种利用熔岩块状多孔体作为载体负载发色材料，如金属盐等，从燃烧器出口产生的氢火焰接触到喷嘴前端的盐类后由于焰色反应而使氢火焰着色。专利CN 211697610 U提出一种间壁冷却型氢火焰观测装置，通过控制温度变化与氧气浓度可以获得氢气火焰的相应变化情况。专利CN113956903A公开了一种火焰焰色添色材料的制备方法，提及在铁铬铝基底材料上制作可使火焰添色的表面材料。专利CN114011682A公开了一种利用多孔氧化硅涂层加焰色反应剂形成的缓释型火焰添色涂层。多个专利均利用了焰色反应原理来对无色火焰进行着色，总结来看，对于室外自然环境中、日光下利用焰色反应使火焰着色的方法还研究尚少，且对于多种类燃烧器适用性、便利性未提及，主要体现在以下几个方面：
1、应考虑燃烧器的适应性，特别是在异型、复杂曲面、特殊尺寸、非金属材料燃烧器的适应性。
2、应考虑使用的便利性，产生焰色的方法应能够被便利的使用。
3、需要快速形成焰色，并形成焰色“越烧越浓”的效果。日光下的火焰展示，多以蓝天为背景，需调制出与蓝色对比度较高的焰色。
4、室外雨雪环境中使用中，需要防止反应剂因雨水冲刷导致的失效。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种使火焰日光下可视化的方法，将水玻璃，水，氯化钠和氯化锶混合得到粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面，室温下自然晾干后得到含结合水的膜状焰色反应剂，燃烧器燃烧时，膜状焰色反应剂中的结合水蒸发，膜状焰色反应剂转变为多孔焰色反应剂，同时焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰。本发明能够迅速的产生可视性的焰色，工艺简单，便于实现大规模应用。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种使火焰日光下可视化的方法，包括：
将水玻璃，水，氯化钠和氯化锶进行混合，得到粘稠混合液体；
将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面，室温下自然晾干后得到含结合水的膜状焰色反应剂；
燃烧器燃烧时，膜状焰色反应剂中的结合水蒸发，膜状焰色反应剂转变为多孔焰色反应剂，同时焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰。
进一步的，将水玻璃，水，氯化钠和氯化锶进行混合时，水玻璃，水，氯化钠和氯化锶的质量比为60～70：12～18：12～18：8～10。
进一步的，焰色反应剂包括Na盐和Sr盐；
焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰的颜色为橙色。
进一步的，燃烧器上可接触的火焰的任意壁面包括任意形状或任意材质的壁面。
进一步的，燃烧器燃烧时，以火焰与膜状焰色反应剂开始接触时的时刻为起始时刻，得到日光下可视的火焰所用时间≤10s。
进一步的，当所得粘稠混合液体不能立即涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面时，将粘稠混合液体密封保存；
将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面，在湿度≤57％的环境下自然晾干。
进一步的，膜状焰色反应剂的厚度为200～300μm，燃烧器燃烧时，焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰的持续时长为25～35min。
进一步的，膜状焰色反应剂包括若干层厚度为200～300μm的单层膜；燃烧器燃烧时，焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰的持续时长＞30min。
将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面时，上一层单层膜自然晾干后再进行下一层单层膜的涂装。
进一步的，将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触600℃以上火焰的任意壁面，自然晾干后得到含结合水的膜状焰色反应剂。
进一步的，将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面时采用的涂装方法为刷涂或喷涂。
本发明与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
(1)本发明一种使火焰日光下可视化的方法中，创新性的采用水玻璃，水，氯化钠和氯化锶为原料，得到了日光下可视的火焰；
(2)本发明在燃烧的过程中使焰色反应剂逐渐转化为多孔形态，能够大幅增加焰色反应剂与火焰的接触面积，使火焰焰色加深变浓，进而可使火焰产生日光下具有可视性的焰色；
(3)本发明能够迅速的产生可视性的焰色，同时能够通过调整焰色反应剂的膜厚控制可视性焰色的持续显示时间；
(4)本发明可以便利的使用在任何材质、任何形状的燃烧器壁面上，避免了复杂制作工艺或应用场景的限制，具有广泛适用性；
(5)本发明所形成的焰色反应剂可以长期储存，加载反应剂的方法为刷涂或喷涂，具有相当好的便利性；
(6)本发明方法所形成的表面焰色反应剂干膜，可以在燃烧器壁面长期稳定存留，不受室外雨水环境的影响。
附图说明
图1为本发明一种优选实施方式中使火焰日光下可视化的方法流程图；
图2为本发明实施例1中燃烧器氢燃料火炬示意图；
图3为本发明一种优选实施方式中自然晾干后得到的膜状焰色反应剂照片；
图4为本发明一种优选实施方式中得到的多孔焰色反应剂照片；
图5为本发明一种优选实施方式中得到可视化火焰照片。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
如图1所示，本发明一种使火焰日光下可视化的方法，采用由水玻璃、水、氯化钠、氯化锶按照一定比例混合，经强力搅拌形成均匀的粘稠混合液体。其使用的方法为：涂装在燃烧器上可接触火焰的任意形状、任意材质的壁面，涂装后自然晾干形成含结合水的膜状附着物，该膜状附着物实际可认为是含结合水的膜状焰色反应剂，如图3所示，图3中的涂层即为此处所述的膜状附着物。在燃烧器燃烧时，膜状附着物可被火焰快速加热，在加热至150℃至200℃时，膜状附着物内结合水会快速蒸发，同时析出部分Na盐、Si盐的固体颗粒，使火焰快速产生焰色，本过程发生所需时间≤10s，即在10s内可产生焰色。膜状附着物会因水份蒸发自然膨胀为含焰色反应剂的多孔附着物，随着结合水的蒸发，该多孔附着物可能存在包含部分结合水和焰色反应剂，或仅包含焰色反应两种情况，本发明中上述两种情况中的多孔附着物均称为多孔焰色反应剂，如图4所示。
将水玻璃，水，氯化钠和氯化锶进行混合时，水玻璃，水，氯化钠和氯化锶的质量比为60～70：12～18：12～18：8～10。粘稠混合液体主体需要以水玻璃为主，否则会导致粘合力下降，晾干时间过长；另外，水玻璃虽然也包含钠，但焰色效果不如氯化钠，所以本发明增加了氯化钠作为补充；氯化锶过多的加入会导致本反应剂从粘稠液体变为固体，无法展开一下步的涂覆或喷涂，同理，水的加入可以稀化液体的，降低粘稠度，综上，本发明设计了上述各组分及其配比，使粘稠混合液体粘度适于涂装，同时有效提高了焰色效果。
上述粘稠混合液体如非立即使用，需密闭封存。自然晾干前不可接触雨水，晾干后的膜状附着物可耐雨水冲刷。
上述粘稠混合液体涂装的位置需是燃烧器的可接触火焰的区域，该区域的火焰温度应在600℃以上。
如图5所示，本发明采用钠和锶相结合的焰色反应剂，产生的火焰颜色为橙色，橙色为蓝色的对比色，故本专利在日光下以蓝天为背景的环境中使用具有较好的对比度。
焰色反应剂本身形成孔隙丰富的多孔材料，利用多孔材料比表面积大的特点达到增加火焰与焰色反应剂接触面积的效果，有效增强了焰色，而如果采用非焰色反应材料首先制备成多孔介质，再在多孔介质的孔隙里填充焰色反应材料则只会带来焰色反应的缓释效果，必然带来焰色的减弱。同时本发明在燃烧过程中结合水的析出自然形成多孔介质，大幅增加了便利性。
本发明采用较为便利的涂装方法将焰色反应剂添加到燃烧器的表面，不限制基底材料的类型，对硬质塑料、铁基金属材料、非铁基金属材料、陶瓷等材料均有广泛的适用性。涂装方式可以用刷涂、喷涂等多种方法，形成的膜状附着物厚度在200～300μm，可稳定产生焰色的时长约30min，如需焰色时长增加，可在晾干后再次涂装，增加附着膜厚度。
本发明采用室温下自然晾干的方法制备含结合水的膜状焰色反应剂，能够防止结合水过早的流失，利用结合水在火焰区域的蒸发效果提前焰色的显色时间，避免了烘干过程中结合水流失导致的焰色产生的速度变慢、火焰显色时间向后推移。
实施例1：
本发明一种使火焰日光下可视化的方法应用在氢燃料能手持火炬中，按照本方法配制的焰色反应剂涂装在氢燃料火炬的格栅内表面，能够使氢燃料火炬火焰在日光下具备可视性。
本实施例中，水玻璃，水，氯化钠和氯化锶的质量比为67：15：15：10如图2所示，本实施例中，氢燃料从燃烧管1的开孔3中流出进入到燃烧区域，与空气结合产生火焰。燃烧器壁面5位于燃烧器内侧，多孔格栅2位于燃烧管1外侧，焰色反应剂4涂装在多孔格栅2内表面，火焰流动通过多孔格栅2区域后即产生可视的焰色。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (7)
1.一种使火焰日光下可视化的方法，其特征在于，包括：
将水玻璃，水，氯化钠和氯化锶进行混合，得到粘稠混合液体；
将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面，室温下自然晾干后得到含结合水的膜状焰色反应剂；
燃烧器燃烧时，膜状焰色反应剂中的结合水蒸发，膜状焰色反应剂转变为多孔焰色反应剂，同时焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰；
将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触600℃以上火焰的任意壁面，自然晾干后得到含结合水的膜状焰色反应剂；
燃烧器燃烧时，以火焰与膜状焰色反应剂开始接触时的时刻为起始时刻，得到日光下可视的火焰所用时间≤10s；
将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面，在湿度≤57%的环境下自然晾干；
将水玻璃，水，氯化钠和氯化锶进行混合时，水玻璃，水，氯化钠和氯化锶的质量比为60~70：12~18：12~18：8~10。
2.根据权利要求1所述的一种使火焰日光下可视化的方法，其特征在于，焰色反应剂包括Na盐和Sr盐；
焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰的颜色为橙色。
3.根据权利要求1所述的一种使火焰日光下可视化的方法，其特征在于，燃烧器上可接触的火焰的任意壁面包括任意形状或任意材质的壁面。
4.根据权利要求1所述的一种使火焰日光下可视化的方法，其特征在于，当所得粘稠混合液体不能立即涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面时，将粘稠混合液体密封保存。
5.根据权利要求1所述的一种使火焰日光下可视化的方法，其特征在于，膜状焰色反应剂的厚度为200~300μm，燃烧器燃烧时，焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰的持续时长为25~35min。
6.根据权利要求1所述的一种使火焰日光下可视化的方法，其特征在于，膜状焰色反应剂包括若干层厚度为200~300μm的单层膜；燃烧器燃烧时，焰色反应剂与火焰产生焰色反应，得到日光下可视的火焰的持续时长＞30min；
将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面时，上一层单层膜自然晾干后再进行下一层单层膜的涂装。
7.根据权利要求1所述的一种使火焰日光下可视化的方法，其特征在于，将粘稠混合液体涂装于燃烧器上可接触的火焰的任意壁面时采用的涂装方法为刷涂或喷涂。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0533951A (ja) * | 1991-07-29 | 1993-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 暖房器 |
| CN1366026A (zh) * | 2001-01-16 | 2002-08-28 | 西北大学 | 彩焰蜡烛及其制作方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 上海市机械工程学会铸造学组编.国外现代铸造-造型材料.上海科学技术文献出版社,1980,(第1版),第82页. * |
| 魏跃胜编.烹饪化学.华中科技大学出版社,2018,(第1版),第202页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115283228A (zh) | 2022-11-04 |
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Legal Events
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