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一種燃燒效率測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃燒效率測量裝置及方法，所述燃燒效率測量裝置包括：燃料流量計、空氣流量計、預(yù)混室、金屬燃燒器、金屬容器、煙氣分析儀和溫度計，其中：燃料流量計和空氣流量計的出口經(jīng)管線分別與預(yù)混室的進(jìn)口相連，預(yù)混室的出口經(jīng)管線與金屬燃燒器的進(jìn)口相連，金屬容器設(shè)置在金屬燃燒器上方并經(jīng)電極加載電場后與金屬燃燒器相連，金屬容器上設(shè)置有溫度計，煙氣分析儀設(shè)置在金屬容器上方用于吸收燃燒后產(chǎn)生的煙氣。本發(fā)明操作簡便，只需測量電流一個參數(shù)即可得到某一工況下的燃燒效率值，而且反應(yīng)靈敏、迅速，加載電場后，火焰中的電流是瞬時產(chǎn)生的，因而測量值即刻得到，不需要類似化學(xué)傳感器等需要一定的反應(yīng)時間，可測量瞬時的燃燒效率。
【專利說明】一種燃燒效率測量裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃燒效率測量裝置及利用該裝置測量燃燒效率的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]燃燒效率是指燃料燃燒后實際放出的熱量占其完全燃燒后放出的熱量的比值，它是考察燃料燃燒充分程度的重要指標(biāo)。燃燒效率主要取決于燃燒裝置和燃料自身的特性，也與環(huán)境等因素有關(guān)。燃燒火焰在其火焰鋒面中有過剩的離子存在，由于正負(fù)離子的遷移率和擴(kuò)散速度不同，火焰中的荷電粒子發(fā)生分離，向火焰施加電場后，電場就會對荷電的氣體產(chǎn)生作用力，加快反應(yīng)速度，燃燒更完全，但這僅限于施加高電壓(幾十kv)的情況。溫度較低的壁面或阻燃材料在接近火焰過程中會使活化分子的能量被吸收，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷，導(dǎo)致不完全燃燒，釋放CO有害氣體，甚至發(fā)生淬熄效應(yīng)，影響燃燒放熱率和燃料利用率。2011年Weinberg等研究了甲烷火焰淬熄過程中合成氣的形成和CO的釋放，又對照了加載低壓直流電下火焰淬熄的規(guī)律，即火焰淬熄過程中CO釋放與淬熄距離、電流大小相關(guān)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于CO的釋放直接影響燃燒效率的變化，本發(fā)明提供了一種燃燒效率測量裝置及方法，實現(xiàn)對燃燒效率的一種簡便預(yù)測。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種燃燒效率測量裝置，包括:燃料流量計、空氣流量計、預(yù)混室、金屬燃燒器、金屬容器、煙氣分析儀和溫度計，其中:燃料流量計和空氣流量計的出口經(jīng)管線分別與預(yù)混室的進(jìn)口相連，預(yù)混室的出口經(jīng)管線與金屬燃燒器的進(jìn)口相連，金屬容器設(shè)置在金屬燃燒器上方并經(jīng)電極加載電場后與金屬燃燒器相連，金屬容器上設(shè)置有溫度計，煙氣分析儀設(shè)置在金屬容器上方用于吸收燃燒后產(chǎn)生的煙氣。
[0005]一種利用上述裝置測量燃燒效率的方法，包括如下步驟:
燃料和空氣經(jīng)過燃料流量計和空氣流量計在預(yù)混室內(nèi)混合，送入金屬燃燒器中點燃，測定金屬容器溫度，通過定位儀確定金屬容器與金屬燃燒器的相對位置，在金屬容器與金屬燃燒器之間施加恒定直流電場，測定外加電場后的電流值；根據(jù)工質(zhì)加熱到某一溫度的時間，計算工質(zhì)吸熱量，根據(jù)燃料與空氣的流量以及煙氣分析儀得到的氣體成分，計算燃料燃燒理論放熱值和實際放熱值，由以上參數(shù)可獲得燃燒效率和金屬容器的熱效率；最后，將燃料參數(shù)、相對位置參數(shù)、金屬容器材質(zhì)與電流參數(shù)對應(yīng)，即可標(biāo)定某一工況下的燃燒效率，根據(jù)標(biāo)定后的燃燒效率，通過測量電流值和金屬容器與金屬燃燒器的相對位置即可得到燃料的燃燒效率。
[0006]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1、操作簡便，只需測量電流一個參數(shù)即可得到某一工況下的燃燒效率值。
[0007]2、反應(yīng)靈敏、迅速，加載電場后，火焰中的電流是瞬時產(chǎn)生的，因而測量值即刻得至IJ，不需要類似化學(xué)傳感器等需要一定的反應(yīng)時間，可測量瞬時的燃燒效率。
[0008]3、非接觸測量，不干擾火焰流場和燃燒反應(yīng)，外加電場的電勢可以在幾伏特到幾十伏特(由于一定工況下火焰的“阻值”是恒定的，所以電勢的大小只會引起測得電流等比例的變化)，不會弓I起燃燒反應(yīng)和流場的變化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為燃燒效率測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明的燃燒效率測量裝置包括:燃料流量計1、空氣流量計2、預(yù)混室3、金屬燃燒器4、金屬容器5、煙氣分析儀6、定位儀7、溫度計8、外加電場9，燃料流量計I和空氣流量計2用來控制燃料和空氣的流量和比例；預(yù)混室3的作用是將燃料與空氣充分混合；金屬燃燒器4和金屬容器5除實現(xiàn)燃燒的放熱和傳熱功能外，還相當(dāng)于電子/電荷轉(zhuǎn)移的載體；煙氣分析儀6用于測定煙氣成分確定燃燒是否完全；定位儀7用于測定金屬燃燒4和金屬容器5的相對位置；外加電場9實現(xiàn)燃燒火焰產(chǎn)生的電子和離子的定向移動。燃料流量計I和空氣流量計2的出口經(jīng)管線分別與預(yù)混室3的進(jìn)口相連，預(yù)混室3的出口經(jīng)管線與金屬燃燒器4的進(jìn)口相連，金屬容器5設(shè)置在金屬燃燒器4的上方并經(jīng)電極加載電場后與金屬燃燒器5相連，金屬容器5上設(shè)置有溫度計8，煙氣分析儀7設(shè)置在金屬容器5上方用于吸收燃燒后產(chǎn)生的煙氣。
[0012]燃料和空氣經(jīng)過燃料流量計I和空氣流量計2在預(yù)混室3內(nèi)混合，送入金屬燃燒器4中點燃,在金屬燃燒器4火焰上方設(shè)置一金屬容器5 (承載定量標(biāo)定的工質(zhì),如水等)，通過溫度計8測定金屬容器5內(nèi)工質(zhì)的溫度,通過定位儀7確定金屬容器5與金屬燃燒器4的相對位置，在金屬容器5與金屬燃燒器4之間施加恒定直流電場,測定金屬容器5與金屬燃燒器4之間(即火焰空間，在電場作用下，燃燒火焰產(chǎn)生的電子和離子發(fā)生定向移動，形成電流)的電流值。根據(jù)工質(zhì)加熱到某一溫度的時間，計算工質(zhì)吸熱量，根據(jù)燃料與空氣的流量以及煙氣分析儀6得到的氣體成分，計算燃料燃燒理論放熱值和實際放熱值，由以上參數(shù)可獲得燃燒效率和金屬容器5的熱效率，最后，將燃料參數(shù)、相對位置參數(shù)、金屬容器5材質(zhì)與電流參數(shù)對應(yīng)，即可標(biāo)定某一工況下的燃燒效率。標(biāo)定后的燃燒效率只與電流值、金屬容器5材質(zhì)、金屬容器5與金屬燃燒器4的相對位置有關(guān)，即已知金屬容器5材質(zhì),只需測量電流值和金屬容器5與金屬燃燒器4的相對位置即可得到燃料的燃燒效率。
【權(quán)利要求】
1.一種燃燒效率測量裝置，其特征在于所述測量裝置包括:燃料流量計、空氣流量計、預(yù)混室、金屬燃燒器、金屬容器、煙氣分析儀和溫度計，其中:燃料流量計和空氣流量計的出口經(jīng)管線分別與預(yù)混室的進(jìn)口相連，預(yù)混室的出口經(jīng)管線與金屬燃燒器的進(jìn)口相連，金屬容器設(shè)置在金屬燃燒器上方并經(jīng)電極加載電場后與金屬燃燒器相連，金屬容器上設(shè)置有溫度計，煙氣分析儀設(shè)置在金屬容器上方用于吸收燃燒后產(chǎn)生的煙氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒效率測量裝置，其特征在于所述金屬容器設(shè)置在金屬燃燒器火焰上方，并經(jīng)電極加載電場后與金屬燃燒器相連。
3.一種利用權(quán)利要求1或2所述燃燒效率測量裝置測量燃燒效率的方法，其特征在于所述方法步驟如下: 燃料和空氣經(jīng)過燃料流量計和空氣流量計在預(yù)混室內(nèi)混合，送入金屬燃燒器中點燃，測定金屬容器溫度，通過定位儀確定金屬容器與金屬燃燒器的相對位置，在金屬容器與金屬燃燒器之間施加恒定直流電場，測定外加電場后的電流值；根據(jù)工質(zhì)加熱到某一溫度的時間，計算工質(zhì)吸熱量，根據(jù)燃料與空氣的流量以及煙氣分析儀得到的氣體成分，計算燃料燃燒理論放熱值和實際放熱值，由以上參數(shù)可獲得燃燒效率和金屬容器的熱效率；最后，將燃料參數(shù)、相對位置參數(shù)、金屬容器材質(zhì)與電流參數(shù)對應(yīng)，即可標(biāo)定某一工況下的燃燒效率，根據(jù)標(biāo)定后的燃燒效率，通過測量電流值和金屬容器與金屬燃燒器的相對位置即可得到燃料的燃燒效率。
【文檔編號】G01N25/22GK104198528SQ201410447268
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】翟明, 徐堯, 戈鐵柱, 董芃 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)