CN115324720B - 一种基于介质阻挡放电原理的微燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，包括微燃烧室、绝缘壳、绝缘隔板、接地电极、预混合器和高压电极；所述微燃烧室两端分别为燃烧室进气口和燃烧室出气口；所述燃烧室进气口的两平行壁面上分别设有绝缘壳，两个绝缘壳上分别安装电极；所述微燃烧室内安装绝缘隔板，用于将微燃烧室分割成若干平行的流道；所述预混合器位于绝缘隔板一端，用于将若干流道进行混合；在电极两侧施加电压，通过电离流道进口处的介质用于产生等离子体。本发明可以促进燃气混合，加快火焰传播，扩大稳定燃烧范围，提高燃烧效率。

Description

一种基于介质阻挡放电原理的微燃烧室
技术领域
本发明涉及内燃机燃烧领域，尤其涉及一种基于介质阻挡放电原理的微燃烧室。
背景技术
微燃烧室是基于燃烧的微动力系统的核心装置，其内部碳氢燃料燃烧的稳定性直接关乎整个系统的性能。而相比于传统大型燃烧器，微燃烧室压力低，容积小，燃烧室内部混合气的驻留时间远小于其在常规尺度下反应所需要的时间，导致燃料在燃烧室内混合不充分或者燃烧不完全便被吹离燃烧室。这会使燃料燃烧不完全引起的热损失增加，污染物的排放也会增加。
同时，由于尺寸缩小，燃烧器壁面对火焰的影响增强，从而加剧了火焰的不稳定性，燃烧效率降低。等离子体自身携带高能电子，燃料分子与之相撞后经常会发生激发或电离现象，产生许多的活性组分，利用产生的活性粒子，在燃烧阶段加速热化学转化，同时对电、磁场产生扰动。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，可以改变燃烧系统的化学平衡，促进燃气混合，进而加快火焰传播，扩大稳定燃烧范围，进一步提高燃烧效率。同时该方式可以强化燃烧过程，促使燃料燃尽，减少化学不完全燃烧热损失，降低污染气体的排放。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，包括微燃烧室、绝缘壳、绝缘隔板、接地电极、预混合器和高压电极；
所述微燃烧室两端分别为燃烧室进气口和燃烧室出气口；所述燃烧室进气口的两平行壁面上分别设有绝缘壳，两个绝缘壳上分别安装电极；所述微燃烧室内安装绝缘隔板，用于将微燃烧室分割成若干平行的流道；所述预混合器位于绝缘隔板一端，用于将若干流道进行混合；在电极两侧施加电压，通过电离流道进口处的介质用于产生等离子体。
进一步，所述绝缘隔板包括平行隔板和垂直隔板组件，所述平行隔板位于燃烧室进气口，且与绝缘壳平行，用于将燃烧室进气口分成2个平行的流道；所述平行隔板一端连接垂直隔板组件，垂直隔板组件将平行隔板出口的流体分割成若干垂直于流向交替分布的流体。
进一步，所述燃烧室进气口分成的2个平行流道分别为可燃气体流道和氧化剂流道，且电极分别位于可燃气体流道进口处和氧化剂流道的进口处。
进一步，所述电极包括高压电极和接地电极，一个绝缘壳上安装高压电极，另一个绝缘壳上安装接地电极；所述高压电极与接地电极相互平行，所述高压电极和接地电极长度分别小于绝缘隔板的长度。
进一步，所述绝缘壳、绝缘隔板和预混合器的材料为陶瓷材料。
进一步，所述电极两侧连接电源，所述电源为高压交流电源，电压峰值0～40kV，频率50Hz～1MHz。
进一步，所述垂直隔板组件的横截面呈弓形；所述垂直隔板组件内设有交替分布的第三流道和第四流道，所述平行隔板将燃烧室进气口分成第一进气流道和第二进气流道，所述第一进气流道与若干第三流道连通，所述第二进气流道与若干第四流道连通。
进一步，所述第三流道和第四流道分别沿流向渐扩。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，通过在两个电极之间施加一定频率和电压的交流电，气体被击穿而产生放电，获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，这些活性基团相互碰撞后便引发一系列的物理和化学反应，能加快链式反应速度，提高燃烧效率。同时废气中的污染物质与等离子体内的这些极高化学活性的粒子反应，从而减少污染物的产生。
2.本发明所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，垂直隔板组件等间距间隔分布，这样可以将第一进气流道和第二进气流道出口的气体分别通过第三流道和第四流道分割，然后在预混合器内可以实现均匀的混合，可促进了燃气和氧化剂的混合，有助于燃料充分燃烧。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室结构示意图。
图2为本发明所述的微燃烧室主视图。
图3为本图1的A-A剖视图。
图4为本发明所述的预混合器示意图。
图中：
1-微燃烧室；2-绝缘壳；3-绝缘隔板；4-接地电极；5-电源；6-预混合器；7-高压电极；3-1-平行隔板；3-2-垂直隔板组件；3-3-第三流道；3-4-第四流道；3-5-第一进气流道；3-6-第二进气流道。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。
如图1和图3所示，本发明所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，包括微燃烧室1、绝缘壳2、绝缘隔板3和预混合器6；所述微燃烧室1两端分别为燃烧室进气口和燃烧室出气口；所述燃烧室进气口的两平行壁面上分别设有绝缘壳2，两个绝缘壳2上分别安装电极；所述电极包括高压电极7和接地电极4，一个绝缘壳2上安装高压电极7，另一个绝缘壳2上安装接地电极4；所述高压电极7与接地电极4相互平行，所述高压电极7和接地电极4长度分别小于绝缘隔板3的长度。所述微燃烧室1内安装绝缘隔板3，用于将微燃烧室1分割成若干平行的流道；所述预混合器6位于绝缘隔板3一端，用于将若干流道进行混合；在电极两侧施加电压，通过电离流道进口处的介质用于产生等离子体。
如图2和图3所示，所述绝缘隔板3包括平行隔板3-1和垂直隔板组件3-2，所述平行隔板3-1位于燃烧室进气口，且与绝缘壳2平行，用于将燃烧室进气口分成2个平行的流道；所述平行隔板3-1一端连接垂直隔板组件3-2，垂直隔板组件3-2将平行隔板3-1出口的流体分割成若干垂直于流向交替分布的流体。所述燃烧室进气口分成的2个平行流道分别为可燃气体流道和氧化剂流道，且电极分别位于可燃气体流道进口处和氧化剂流道的进口处。
如图4所示，所述垂直隔板组件3-2的横截面呈弓形；所述垂直隔板组件3-2内设有交替分布的第三流道3-3和第四流道3-4，所述平行隔板3-1将燃烧室进气口分成第一进气流道3-5和第二进气流道3-6，所述第一进气流道3-5与若干第三流道3-3连通，所述第一进气流道3-5和若干第三流道3-3构成可燃气体流道；所述第二进气流道3-6与若干第四流道3-4连通，所述第二进气流道3-6和若干第四流道3-4构成氧化剂流道。所述第三流道3-3和第四流道3-4分别沿流向渐扩。第三流道3-3的出口和第四流道3-4的出口分别与预混合器6导通，这样可以实现均匀的混合，可促进燃气和氧化剂的混合，有助于燃料充分燃烧。
所述绝缘壳2、绝缘隔板3和预混合器6的材料为陶瓷材料。所述电极两侧连接电源5，所述电源5为高压交流电源，电压峰值0～40kV，频率50Hz～1MHz。
工作过程：首先可燃气体和氧化剂分别由第一进气流道3-5和第二进气流道3-6进入，当在高压电极7和接地电极4处施加高压交流电压时，第一进气流道3-5和第二进气流道3-6中的可燃气和氧化剂被电离，从而在绝缘隔板3两侧生成不同成分的低温等离子体。绝缘隔板3两侧成分不同的等温等离子体通过垂直隔板组件3-2进入预混合器6进行混合。低温等离子体经过预混合器6时产生不同的涡流，这些涡流促进了两种等温等离子体的均匀混合。混合均匀的低温等离子体进入微燃烧室1后部燃烧。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，其特征在于，包括微燃烧室(1)、绝缘壳(2)、绝缘隔板(3)和预混合器(6)；
所述微燃烧室(1)两端分别为燃烧室进气口和燃烧室出气口；所述燃烧室进气口的两平行壁面上分别设有绝缘壳(2)，两个绝缘壳(2)上分别安装电极；所述微燃烧室(1)内安装绝缘隔板(3)，用于将微燃烧室(1)分割成若干平行的流道；所述预混合器(6)位于绝缘隔板(3)一端，用于将若干流道进行混合；在电极两侧施加电压，通过电离流道进口处的介质用于产生等离子体；
所述绝缘隔板(3)包括平行隔板(3-1)和垂直隔板组件(3-2)，所述平行隔板(3-1)位于燃烧室进气口，且与绝缘壳(2)平行，用于将燃烧室进气口分成2个平行的流道；所述平行隔板(3-1)一端连接垂直隔板组件(3-2)，垂直隔板组件(3-2)将平行隔板(3-1)出口的流体分割成若干垂直于流向交替分布的流体。
2.根据权利要求1所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，其特征在于，所述燃烧室进气口分成的2个平行流道分别为可燃气体流道和氧化剂流道，且电极分别位于可燃气体流道进口处和氧化剂流道的进口处。
3.根据权利要求1所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，其特征在于，所述电极包括高压电极(7)和接地电极(4)，一个绝缘壳(2)上安装高压电极(7)，另一个绝缘壳(2)上安装接地电极(4)；所述高压电极(7)与接地电极(4)相互平行，所述高压电极(7)和接地电极(4)长度分别小于绝缘隔板(3)的长度。
4.根据权利要求1所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，其特征在于，所述绝缘壳(2)、绝缘隔板(3)和预混合器(6)的材料为陶瓷材料。
5.根据权利要求1所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，其特征在于，所述电极两侧连接电源(5)，所述电源(5)为高压交流电源，电压峰值0～40kV，频率50Hz～1MHz。
6.根据权利要求1所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，其特征在于，所述垂直隔板组件(3-2)的横截面呈弓形；所述垂直隔板组件(3-2)内设有交替分布的第三流道和第四流道，所述平行隔板(3-1)将燃烧室进气口分成第一进气流道和第二进气流道，所述第一进气流道与若干第三流道连通，所述第二进气流道与若干第四流道连通。
7.根据权利要求6所述的基于介质阻挡放电原理的微燃烧室，其特征在于，所述第三流道和第四流道分别沿流向渐扩。
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