CN204389461U - 一种用于固体燃料点火的实验测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于固体燃料点火的实验测试装置，属于固体燃料燃烧实验技术领域。本实用新型包括底座机构、燃烧机构和点火测温机构，一级燃烧管下端口与底座内管上端口相连通并可拆卸连接，二级燃烧管上部侧面设有一对气体出口，二级燃烧管下端口与一级燃烧管上端口相连通并可拆卸连接；底座内管上端口、一级燃烧管上端口分别设有多孔金属板；一级燃烧管、二级燃烧管侧面对称地设有若干对测温孔，测温孔中分别插入热电偶，电火花点火装置的输出端分别与一对点火针相连接，上述一对点火针分别插入一级燃烧管下端口对称的两个测温孔内。本实用新型的主要用途是解决了大颗粒固体燃料不易点燃的问题。

Description

一种用于固体燃料点火的实验测试装置

技术领域

本实用新型涉及固体燃料燃烧实验技术领域，更具体地说，涉及一种用于固体燃料点火的实验测试装置。

背景技术

目前，在实验室研究固体燃料燃烧的技术手段多种多样，其中固体燃料的点火方式就有很多种，包括电阻丝加热、电火花点火和激光点火等。这些点火方式中，电阻丝加热和电火花点火能适应大部分的固体燃料点火，它们也是比较廉价的点火方式；但是对于部分大颗粒固体燃料，尤其是大颗粒金属燃料的燃烧，这两种点火方式的点火温度就会偏低，不能满足实验要求。对于激光点火，虽然它能点燃几乎所有的固体燃料，但是一整套点火装置的成本较高，并不是所有实验室都有配套。

中国专利申请号201110110037.6，申请日为2011年4月29日，发明创造名称为：新型实验用点火测温装置，该申请案公开了一种新型实验用点火测温装置，该装置包括点火丝、点火电源、点火台，点火台上设有第一点火孔、第二点火孔、第一测温孔和第二测温孔。点火台中央上方的支架上放置点火测温筒，点火测温筒上开有小孔并设置有热电偶，热电偶通过导线经点火台的第一测温孔和第二测温孔与测温计连接。点火测温筒上方放置点火丝，点火丝两端固定在外侧套有托架、压簧、紧固旋片的第一点火柱和第二点火柱上。第一点火柱和第二点火柱固定在点火台上，并分别通过点火台的第一点火孔和第二点火孔与点火电源连接，点火电源是由插头、断电保护器、接触式调压器通过导线连接。该申请案的缺点在于，固体燃料呈堆状放置，并处于静止状态下进行燃烧，容易造成固体燃料燃烧不均匀，降低燃烧效果，且点火丝不易点燃大颗粒固体燃料。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中大颗粒固体燃料不易点燃的不足，提供了一种用于固体燃料点火的实验测试装置，通过一级燃烧管、二级燃烧管组合燃烧的方式，解决了大颗粒固体燃料不易点燃的问题。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，包括底座机构、燃烧机构和点火测温机构，其中：

所述的底座机构包括底座支架、气体入口、底座和底座内管，所述的底座置于底座支架之上，所述的底座内部设有底座内管，所述的底座内管为通孔；所述的气体入口为圆管，气体入口上端口与不锈钢锥形管下端口相连通，不锈钢锥形管上端口与底座内管下端口相连通；

所述的燃烧机构包括一级燃烧管、多孔金属板、二级燃烧管和气体出口，所述的一级燃烧管为圆管，一级燃烧管下端口与底座内管上端口相连通并可拆卸连接；所述的二级燃烧管为上端口平封的圆管，二级燃烧管上部侧面设有一对气体出口，所述的二级燃烧管下端口与一级燃烧管上端口相连通并可拆卸连接；所述的底座内管上端口、一级燃烧管上端口分别设有多孔金属板；

所述的点火测温机构包括电火花点火装置、点火针、测温孔和热电偶，所述的一级燃烧管、二级燃烧管侧面对称地设有若干对测温孔，测温孔在高度方向上等间距分布；所述的测温孔中分别插入热电偶；所述的电火花点火装置的输出端分别与一对点火针相连接，上述一对点火针分别插入一级燃烧管下端口对称的两个测温孔内。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的一级燃烧管、二级燃烧管由透明石英玻璃制成。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的多孔金属板由泡沫金属制成。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的底座支架为一槽钢，该槽钢上、下腿中间部位分别开设有矩形槽，所述的底座嵌于底座支架的矩形槽之上。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的点火针为圆柱体，该圆柱体的直径为2-3mm，其端部呈针尖状。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)在一级燃烧管上端口放置不易点燃的大颗粒固体燃料，在底座内管上端口放置小颗粒固体燃料，小颗粒固体燃料极易被点火针点燃，点燃后的火焰随上升的气流向上传播，并作为新的点火源去点燃在一级燃烧管上端口放置的大颗粒固体燃料；在固体燃料燃烧过程中，虽然大颗粒固体燃料不易直接点燃，但是小颗粒固体燃料燃烧时的火焰温度足以点燃大颗粒固体燃料，本实用新型的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，采用一级燃烧管、二级燃烧管组合燃烧的方式，巧妙地解决了大颗粒固体燃料不易点燃的问题，为燃烧实验中点燃大颗粒固体燃料提供了新的解决方案。

(2)本实用新型的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，通过调节进入气体入口的气体流量，使置于多孔金属板上的固体燃料被上升的气体托起而处于悬浮的状态，优化了固体燃料的分散状态；固体燃料在悬浮的状态燃烧，提高了固体燃料燃烧的均匀性，明显提升了固体燃料的燃烧效果，有利于更好地研究固体燃料的燃烧状态。

(3)本实用新型的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，一级燃烧管、二级燃烧管由透明石英玻璃制作而成，实现了一级燃烧管、二级燃烧管中燃烧状态的可视化，通过高速摄像机可方便的观察与记录固体燃料的燃烧状态，并对拍摄的图像进行后续处理与分析，并与热电偶采集的不同时间、不同位置的温度数据作对照，有利于深入研究固体燃料燃烧的燃烧状态和燃烧机理。

(4)本实用新型的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，结构设计合理，制造成本低，便于操作和维护，便于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的一种用于固体燃料点火的实验测试装置的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、底座支架；2、气体入口；3、底座；4、底座内管；5、电火花点火装置；6、点火针；7、一级燃烧管；8、测温孔；9、多孔金属板；10、二级燃烧管；11、气体出口；12、热电偶。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，底座3为不锈钢圆钢，该不锈钢圆钢的外径为40mm，高度为60mm。为了便于双手对底座3的夹持，在底座3中间部位设有向内弯曲的环形凹槽。底座支架1为一槽钢，该槽钢上、下腿中间部位分别开设有矩形槽，底座支架1高度为100mm，宽为80mm，矩形槽的宽度为30mm。底座3嵌于底座支架1的矩形槽之上。底座3内部设有底座内管4，底座内管4为圆形通孔，该圆形通孔的孔径为18mm。气体入口2为圆管，气体入口2上端口与不锈钢锥形管下端口焊接在一起并相通，不锈钢锥形管上端口与底座内管4下端口焊接在一起并相通，不锈钢锥形管上端口孔径为18mm，下端口孔径为6mm。

本实施例的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，一级燃烧管7是内径为18mm、高度为70mm、壁厚为2mm的圆管，一级燃烧管7下端口与底座内管4上端口相连通并螺纹连接。二级燃烧管10是内径为18mm、高度为70mm、壁厚为2mm的圆管，且二级燃烧管10上端口平封。二级燃烧管10上部侧面设有一对气体出口11，气体出口11为圆形孔，气体出口11的孔径为5mm，气体出口11距二级燃烧管10上端口的距离为5mm。二级燃烧管10下端口与一级燃烧管7上端口相连通并螺纹连接。一级燃烧管7、二级燃烧管10由透明石英玻璃制成，因此可透过一级燃烧管7、二级燃烧管10对燃烧的火焰进行观察，并通过高速摄像机记录下来。底座内管4上端口、一级燃烧管7上端口分别设有多孔金属板9，多孔金属板9为泡沫金属制作的薄板，泡沫金属是具有一定强度和刚度的多孔金属，泡沫金属可采用泡沫镍、泡沫铝等。

本实施例的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，一级燃烧管7、二级燃烧管10侧面对称的设有若干对测温孔8，测温孔8在高度方向上等间距分布，测温孔8为圆形孔，测温孔8的孔径为2mm。热电偶12为标准K型热电偶，长度依据实验可调。测温孔8中分别插入热电偶12，可通过热电偶12得到燃烧时各测温孔8处的温度。

本实施例的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，电火花点火装置5的输出端分别与一对点火针6相连接，电火花点火装置5可让一对点火针6产生尖端放电。点火针6为圆柱体耐热钢结构，该圆柱体的直径为2mm，其端部呈针尖状，使其容易产生尖端放电。上述一对点火针6分别插入一级燃烧管7下端口对称的两个测温孔8内，一对点火针6通过其针尖状的端部放电，电离周围空气产生电火花，释放大量热量。

本实施例的一种用于固体燃料点火的实验测试装置的使用方法，其步骤为：

步骤一、燃料的放置：

连接本实施例的用于固体燃料点火的实验测试装置，称取一定质量粒径为50nm的铝粉放置于底座内管4上端口的多孔金属板9上，加装一级燃烧管7，将一定质量粒径为100nm的铝粉放置于一级燃烧管7上端口的多孔金属板9上，加装二级燃烧管10；

步骤二、燃料的悬浮：

从气体入口2下端口通入一定流量的气体，气体由气体入口2下端口进入底座内管4，由气体出口11排出，控制进入气体入口2下端口的气体流量，保证气体的上升刚好使多孔金属板9上粒径为50nm的铝粉和粒径为100nm的铝粉都悬浮起来；

步骤三、燃烧进行：

开启电火花点火装置5，底座内管4上端口悬浮起来的粒径为50nm的铝粉，在点火针6尖端放电下，因高温电火花的加热被点燃，在一级燃烧管7中产生燃烧火焰；缓慢增加进入气体入口2下端口的气体流量，使一级燃烧管7中火焰向上传播，一级燃烧管7中火焰燃烧时放出的大量热量传递给一级燃烧管7上端口处于悬浮状态粒径为100nm的铝粉，并将该量粒径为100nm的铝粉点燃；

步骤四、燃烧数据采集：

通过热电偶12采集燃烧时的温度数据；此外通过高速摄像机对一级燃烧管7、二级燃烧管10中的燃烧状态进行监测，对所拍摄的图像进行存储与后续图像处理。

本实施例的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，其工作原理是：在底座内管4上端口的多孔金属板9上放置较易点燃的固体燃料，在一级燃烧管7上端口的多孔金属板9上放置不易点燃的固体燃料；通电，开启电火花点火装置5，然后从气体入口2通入气体，控制气体流量，使固体燃料被缓慢吹起并正好处于相对静止的悬浮状态；底座内管4上端口易点燃的固体燃料因接触电火花而被点燃产生燃烧火焰，缓慢增加气体流量，火焰在气体吹动下向上移动，当火焰接触到一级燃烧管7上端口不易点燃的固体燃料时，将该不易点燃的固体燃料点燃，实现利用一组固体燃料的火焰点燃另一组固体燃料的目的。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于固体燃料点火的实验测试装置，其特征在于，包括底座机构、燃烧机构和点火测温机构，其中：

所述的底座机构包括底座支架(1)、气体入口(2)、底座(3)和底座内管(4)，所述的底座(3)置于底座支架(1)之上，所述的底座(3)内部设有底座内管(4)，所述的底座内管(4)为通孔；所述的气体入口(2)为圆管，气体入口(2)上端口与不锈钢锥形管下端口相连通，不锈钢锥形管上端口与底座内管(4)下端口相连通；

所述的燃烧机构包括一级燃烧管(7)、多孔金属板(9)、二级燃烧管(10)和气体出口(11)，所述的一级燃烧管(7)为圆管，一级燃烧管(7)下端口与底座内管(4)上端口相连通并可拆卸连接；所述的二级燃烧管(10)为上端口平封的圆管，二级燃烧管(10)上部侧面设有一对气体出口(11)，所述的二级燃烧管(10)下端口与一级燃烧管(7)上端口相连通并可拆卸连接；所述的底座内管(4)上端口、一级燃烧管(7)上端口分别设有多孔金属板(9)；

所述的点火测温机构包括电火花点火装置(5)、点火针(6)、测温孔(8)和热电偶(12)，所述的一级燃烧管(7)、二级燃烧管(10)侧面对称地设有若干对测温孔(8)，测温孔(8)在高度方向上等间距分布；所述的测温孔(8)中分别插入热电偶(12)；所述的电火花点火装置(5)的输出端分别与一对点火针(6)相连接，上述一对点火针(6)分别插入一级燃烧管(7)下端口对称的两个测温孔(8)内。

2.根据权利要求1所述的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，其特征在于，所述的一级燃烧管(7)、二级燃烧管(10)由透明石英玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，其特征在于，所述的多孔金属板(9)由泡沫金属制成。

4.根据权利要求1所述的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，其特征在于，所述的底座支架(1)为一槽钢，该槽钢上、下腿中间部位分别开设有矩形槽，所述的底座(3)嵌于底座支架(1)的矩形槽之上。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于固体燃料点火的实验测试装置，其特征在于，所述的点火针(6)为圆柱体，该圆柱体的直径为2-3mm，其端部呈针尖状。