CN203849024U - 一种旋流燃烧室实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种旋流燃烧室实验装置,该装置包括气流供给系统、燃油供给系统、旋流实验件以及测试系统；按照本实用新型，可以获得不同几何结构的旋流器，油气比，气流的速度对三维速度矢量分布，以及其对温度分布和尾气组分的影响规律，并且由燃烧室内冷态气流的流场和热态温度场以及尾气组分的分布规律，可以判断或改进旋流燃烧室的性能和结构。
Description
技术领域
本实用新型属于燃气轮机制造领域，更具体地，涉及一种旋流燃烧室实验装置。
背景技术
航空发动机燃烧室工作过程非常复杂，其中包括气流流动、混气形成以及燃烧与传热传质等过程，而且这些过程相互交错进行。由于燃烧室工作过程的复杂性，现有的传统设计方法还不足以有把握的设计出高性能的先进燃烧室时，对新的燃烧技术开展试验研究是一种必不可少的手段。近年来，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，出现了一些与常规测试技术的测试原理及仪器的设计思想有很大差别的先进测试技术和仪器，为进行燃烧试验提供了新的手段和方法。
了解燃烧室内气流流动过程，尤其是火焰筒内气流速度分布对研究燃烧室的一些重要结构设计参数变化对燃烧性能的影响十分重要，它是研究航空发动机燃烧室设计技术的基础。同时对其研究的一项重要目标就是提高燃烧效率，降低污染物排放，目标实现的关键技术在于旋流器结构以及油气比的选择。同时在航空发动机燃烧室中，燃油雾化、蒸发并与空气混合形成可燃混气，此混气形成过程对燃烧性能有明显的影响。因而研究不同进口气流参数对油雾场的形成以及其雾化质量对燃烧过程起着重要的作用。所以对旋流燃烧室进行全面，深入的研究就显得很有必要。
实用新型内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于一种操作便捷，结构简单的旋流燃烧室内冷态流动与热态燃烧特性的实验装置，旨在解决实现对旋流燃烧室的深入全面研究的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种燃烧室燃烧实验装置，该装置包括旋流实验件、气流供给系统，燃油供给系统以及测试系统，其特征在于：
旋流实验件包括通气管，通气管内油通道，旋流器，喷油嘴，旋流器固定件和火焰筒，其中火焰筒上开有若干测试孔，旋流器固定件固定在通气管内油通道上，旋流器固定在旋流器固定件上且位于火焰筒的内部，通气管的出口则与火焰筒相连通；
气流供给系统包括电机，风机，变频器和整流管，其中变频器与电机相连，电机的输出轴与风机相连并对其进行驱动，风机的出口与整流管相连通，整流管则继续连接到旋流实验件中的所述通气管；
燃油供给系统包括氮气瓶，油罐，台秤；其中氮气瓶通过输气管道与油罐相连，油罐通过油管与旋流实验件中的所述通气管内油通道相连通；
测试系统包括压力探测件，温度探测件，尾气探测件以及多通道数据采集单元；其中所述压力探测件、温度探测件、尾气探测件一端分别与旋流实验件的所述测试孔相连，另一端分别与所述多通道数据采集单元电气相连。
进一步地，所述压力探测件包括压力探针和与其相连的压力计。
进一步地，所述温度探测件为热电偶测温计。
进一步地，所述尾气探测件包括尾气探针和与其相连的尾气分析仪。
进一步地，所述火焰筒与所述旋流器之间具有冷却水通道。
本实用新型的有益效果是，通过本实用新型，可以研究不同结构的旋流器，气流的速度，油气比对三维速度矢量分布，以及其对温度分布和尾气组分的影响规律。通过冷态流场的分布规律和热态温度场以及尾气组分，可以判断或改进其性能和结构。
附图说明
图1是按照本实用新型的旋流燃烧室实验装置的整体结构示意图；
图2是本实用新型的旋流试验件正视图；
图3是本实用新型的旋流试验件俯视图。
其中 1-氮气瓶 2-输气管道 3-油罐 4-台秤 5-油管 6-电机7-风机 8-变频器 9-整流管 10-通气管 11-通气管内油通道12-火焰筒支撑 13-旋流器 14-喷油嘴 15-旋流器固定件 16-火焰筒 17-压力探针,18-热电偶测温计 19-微压计 20-多通道数据采集单元 21-探测孔 22-冷却水通道 23-尾气收集探针24-尾气分析仪
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
旋流燃烧室实验装置，包括气流供给系统、燃油供给系统、旋流实验件、测试系统组成。
气流供给系统包括电机6，风机7，整流管9，变频器8；变频器8与电机6相连，控制电机6转速；电机6与风机7相连，带动风机7运转；风机7出口与整流管9相连，将空气流吹向整流管9，整流管9连接到旋流实验件中的通气管10；
燃油供给系统包括氮气瓶1，输气管道2，油罐3，油管5，台秤4；氮气瓶1与油罐3相连，为输送煤油提供不同的压力，从而可以得到不同的供油率；油灌3与油管5相连，油管5连接到旋流实验件的圆管内油通道11内，并与喷嘴14相连；油罐3置于台秤4上，通过台秤4可以实时读出煤油消耗量，记录时间就可以得出煤油消耗率；
旋流实验件包括通气管10，通气管内油通道11，旋流器13，喷油嘴14，火焰筒16，旋流器固定件15；旋流器固定件15固定在通气管内油通道11上，旋流器13固定在旋流器固定件15上，通气管10出口与火焰筒16通过法兰连接，火焰筒16上开有若干测试孔，孔的位置根据测试的需要可以自行调整；
测试系统包括压力探针17，热电偶测温计18，微压计19，多通道数据采集单元20，烟气收集探针23，烟气分析仪24，压力探针17通过塑料软管与微压计19相连，热电偶测温计18通过导线与多通道数据采集器20相连。
各种探针在火焰筒内可以横向移动，根据探针上的刻度，可以按具体的数值来进行，这样就精确制导探针在火焰筒中具体的位置，为测量提供精准的测量数据。多通道数据采集器可以根据探针所测得的数据进行实时显示并记录下来。
本实用新型的实验方法：选用某一结构的旋流器，将其安装于旋流实验件的旋流固定件15上，将喷油嘴安装在旋流器中心。
调节风门阀调至最小，启动电机6带动风机7，调节变频器8使其达到所需要的频率来控制风量。
调整好压力探针17处于火焰筒的位置，设置其移动的距离，范围和测点间隔等。调整好微压计，进行冷态数据的测量。
打开氮气瓶1的阀门，调整到一定的压力，打开油罐3的阀门；将热电偶测温仪放置到火焰筒的测量位置，调整其处于火焰筒的位置，设置其移动的距离，范围和测点间隔等。
调整尾气分析仪的相关参数，启动其分析功能。一切准备就绪后，利用电子点火器点火，待火焰稳定后将热电偶测温计插入测试孔内，同时在火焰筒内设置的移动的距离、范围和测点间隔等位置采集温度数据，获得火焰筒各测试孔所涵盖范围内的温度，同时可以使用尾气分析仪测量尾气的组分。最后对所测的数据进行计算分析，并通过经验公式校准。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种旋流燃烧室实验装置，该装置包括旋流实验件、气流供给系统，燃油供给系统以及测试系统，其特征在于：
旋流实验件包括通气管(10)，通气管内油通道(11)，旋流器(13)，喷油嘴(14)，旋流器固定件(15)和火焰筒(16)，其中火焰筒(16)上开有若干测试孔，旋流器固定件(15)固定在通气管内油通道(11)上，旋流器(13)固定在旋流器固定件(15)上且位于火焰筒(16)的内部，通气管(10)的出口则与火焰筒(16)相连通；
气流供给系统包括电机(6)，风机(7)，变频器(8)和整流管(9)，其中变频器(8)与电机(6)相连，电机(6)的输出轴与风机(7)相连并对其进行驱动，风机(7)的出口与整流管(9)相连通，整流管(9)则继续连接到旋流实验件中的所述通气管(10)；
燃油供给系统包括氮气瓶(1)，油罐(3)，台秤(4)；其中氮气瓶(1)通过输气管道(2)与油罐(3)相连，油罐(3)通过油管(5)与旋流实验件中的所述通气管内油通道(11)相连通；
测试系统包括压力探测件(17，19)，温度探测件(18)，尾气探测件(23，24)以及多通道数据采集单元(20)；其中所述压力探测件(17,19)、温度探测件(18)、尾气探测件(23,24)一端分别与旋流实验件的所述测试孔相连，另一端分别与所述多通道数据采集单元(20)电气相连。
2.如权利要求1所述的旋流燃烧室实验装置，其特征在于，所述压力探测件(17,19)包括压力探针(17)和与其相连的压力计(19)。
3.如权利要求1或2中所述的旋流燃烧室实验装置，其特征在于，所述温度探测件(18)为热电偶测温计。
4.如权利要求3所述的旋流燃烧室实验装置，其特征在于，所述尾气探测件(23,24)包括尾气探针(23)和与其相连的尾气分析仪(24)。
5.如权利要求1所述的旋流燃烧室实验装置，其特征在于，所述火焰筒(16)与所述旋流器(13)之间具有冷却水通道(22)。
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