一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，属于碳氢燃料特性分析及采样装置领域。本实用新型中安装架调节柱垂直均匀分布在安装架台上，并与安装架台相固连；烟黑采集盘上均匀分布有圆孔，安装架调节柱一一对应贯穿烟黑采集盘上的圆孔，烟黑采集盘上设置有SiC纤维固定缝隙；温度测定盘上均匀分布有圆孔，安装架调节柱一一对应贯穿温度测定盘上的圆孔，温度测定盘上设置有1个温度测定指针，该温度测定指针的一端与温度测定盘相固连，温度测定指针的另一端为尖端，温度测定指针上贴附有热电偶丝。本实用新型不仅能测定不同高度和方向的火焰温度，而且能方便的采集不同火焰高度的烟黑生成。
【专利说明】
一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种碳氢燃料特性分析及采样装置，尤其是对于测定火焰温度与采集烟黑的实验台架，是一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置。
【背景技术】
[0002]目前烟黑颗粒的形成(包括成核、生长和氧化)和沉积已经有很多研宄和总结，用于观察大多数烟黑火中间体的采样技术是利用网窗、碳网、石英针或热泳方法。对于烟黑采样过程，最重要的是采样器不能影响火焰，而且烟黑样品不应该被高温区传递的热量进一步氧化。
[0003]利用15 μπι的SiC纤维的细丝测温技术，已经在很多测量非烟黑生成火焰的温度分布测量和烟黑生成火焰的烟黑沉积形态上，因其优秀的空间分辨率和时间响应性而使用。而SiC纤维须经过燃烧器的圆心，以确保火焰中心的烟黑沉积在SiC纤维上，并且烟黑采样过程，不能影响火焰的正常燃烧，防止干扰火焰导致烟黑沉积的不均，SiC纤维安装架须确保烟黑采集的准确性，这是SiC纤维安装架设计的难点所在。由于以往没有这种仪器或者仪器设计过于简单，从而影响烟黑采集的准确性，在采样过程中，影响火焰的燃烧，还有待进一步提尚。
[0004]中国论文《火焰区烟雾颗粒采集系统的研制》:许彬，胡君健，张永明，马绥华(上海市消防总队)中国分类号:TK121，TU972，X924 ;文献标识码:A ;文章编号:1009 —0029 (2007) 03 — 0256 — 04，说明了火焰区烟雾颗粒采集系统工作原理:为了使烟雾颗粒采集不对烟雾颗粒本身产生影响，且准确真实，利用热泳效应对烟雾颗粒进行采集，将采集到的烟雾颗粒在扫描电镜下分析得到实验结果。采样的基本原理为热泳现象，将铜网插入充满颗粒的烟气中，由于铜网的温度变化比烟气流场低，使铜网附近的气体急速冷却，密度增大，向下运动，热烟气过来补充形成对流，驱使烟气中的颗粒到达铜网表面，并吸附在铜网的碳膜面上。由于铜网很小且很薄，采样时间很短，基本上认为没有引起火焰烟气的扰动，该实验所用铜网虽然取样时间很短，但还是会引起火焰烟气的扰动，从而影响烟黑颗粒的准确性。因此，目前迫切需要发明一种能有效采集火焰中烟黑颗粒的装置，以提高采集烟黑颗粒的准确性，便于对取样烟黑进行SEM分析，从而揭示碳氢燃料燃烧机理。
[0005]本专利 申请人:针对现有技术中烟黑采集过程影响火焰燃烧，导致采集烟黑颗粒准确性较差的技术问题已申请实用新型专利，其实用新型专利号为:ZL201420208917.6，专利名称为:一种用于采集燃烧火焰中烟黑颗粒的SiC纤维安装架，但该该申请案提供的用于采集燃烧火焰中烟黑颗粒的SiC纤维安装架不能测定火焰温度场，因此本专利 申请人:在该该申请案的基础上进行了进一步的改进。
实用新型内容
[0006]1.实用新型要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的在于克服现有的实验台架不能将测定火焰温度和采集烟黑综合起来的不足，提供了一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，该装置不仅能测定不同高度和方向的火焰温度，而且能方便的采集不同火焰高度的烟黑生成。
[0008]2.技术方案
[0009]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:
[0010]本实用新型的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，包括安装架台、安装架调节柱、烟黑采集盘和温度测定盘，所述安装架台包括上圆筒和下圆筒，上圆筒的内径等于碳氢燃烧器的内径，下圆筒的内径等于碳氢燃烧器的外径；所述安装架调节柱垂直均匀分布在安装架台上，并与安装架台相固连；所述的烟黑采集盘上均匀分布有圆孔，所述的安装架调节柱一一对应贯穿烟黑采集盘上的圆孔；所述的烟黑采集盘上设置有SiC纤维固定缝隙；所述的温度测定盘上均匀分布有圆孔，所述的安装架调节柱一一对应贯穿温度测定盘上的圆孔，所述的温度测定盘上设置有I个温度测定指针，该温度测定指针的一端与温度测定盘相固连，温度测定指针的另一端为尖端，所述的温度测定指针上贴附有热电偶丝。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，安装架调节柱数量至少为3个，并与烟黑采集盘、温度测定盘上均匀分布的圆孔数量等同。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，烟黑采集盘上的圆孔外侧壁安装有螺钉。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，烟黑采集盘设置有I?10个。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，烟黑采集盘上的SiC纤维固定缝隙数量为2个，2个SiC纤维固定缝隙位于烟黑采集盘的同一条直径上。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，温度测定盘上的圆孔外侧壁安装有螺钉。
[0016]作为本实用新型的进一步改进，热电偶丝的测定点与温度测定指针尖端平齐。
[0017]3.有益效果
[0018]采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果:
[0019](I)本实用新型的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，安装架台包括上圆筒和下圆筒，上圆筒的内径等于碳氢燃烧器的内径，下圆筒的内径等于碳氢燃烧器的外径，改善了空气与燃料出口的流畅性，使得安装架台对火焰燃烧的影响降低，且烟黑采集盘上设置的SiC纤维固定缝隙确保了采集烟黑颗粒的准确性，温度测定盘上的调节指针也可以确保温度测定点的准确性。
[0020](2)本实用新型的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，烟黑采集盘与温度测定盘均可从安装架调节柱上拆卸下来，安装架台和安装架调节柱可重复使用，方便了实验操作，极大地简化了实验的繁琐。
[0021](3)本实用新型的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，温度测定盘上的圆孔外侧壁安装有螺钉，使得温度测定盘能够沿安装架调节柱上下滑动，热电偶丝能够采集不同高度的燃烧火焰的温度。
[0022](4)本实用新型的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，其结构设计合理，原理简单，便于推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置的结构示意图；
[0024]图2为图1中烟黑采集盘的俯视图；
[0025]图3为用于检测的碳氢燃烧器示意图；
[0026]图4为本实用新型中安装架台与碳氢燃烧器安装配合剖视图；
[0027]图5为本实用新型中烟黑采集盘与SiC纤维安装配合示意图；
[0028]图6为本实用新型中温度测定盘的结构示意图；
[0029]图7为本实用新型中温度测定指针与热电偶丝的安装配合示意图。
[0030]示意图中的标号说明:
[0031]1、安装架台；2、安装架调节柱；3、烟黑采集盘；4、SiC纤维固定缝隙；5、碳氢燃烧器；6、SiC纤维；7、温度测定盘；8、温度测定指针；9、热电偶丝；11、上圆筒；12、下圆筒；51、空气通道；52、碳氢燃料通道。
【具体实施方式】
[0032]为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。
[0033]实施例1
[0034]结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，本实施例的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，包括安装架台1、安装架调节柱2、烟黑采集盘3和温度测定盘7，其中:所述安装架台I包括上圆筒11和下圆筒12，上圆筒11的内径等于碳氢燃烧器5的内径，下圆筒12的内径等于碳氢燃烧器5的外径(如图4);所述安装架调节柱2垂直均匀分布在安装架台I上，安装架调节柱2数量至少3个，具体到本实施例中安装架调节柱2的数量为3个，并与安装架台I相固连。本实施例中的烟黑采集盘3数量为I个，烟黑采集盘3上均匀分布有3个圆孔，每个圆孔外侧壁安装有螺钉；安装架调节柱2 —一对应贯穿烟黑采集盘3上的圆孔；烟黑采集盘3上设置的SiC纤维固定缝隙4有2个，SiC纤维6的直径为15 μ m，2个SiC纤维固定缝隙4位于烟黑采集盘3的同一条直径上(如图2和图5所示)。本实施例中的温度测定盘?为I个，温度测定盘7上均匀分布有3个圆孔，每个圆孔外侧壁安装有螺钉；安装架调节柱2—一对应贯穿温度测定盘7上的圆孔；温度测定盘7上设置有I个温度测定指针8 (如图6所示)，该温度测定指针8的一端与温度测定盘7相固连，温度测定指针8的另一端为尖端，热电偶丝9将贴附在温度测定指针8上，热电偶丝9的测定点与温度测定指针8尖端平齐(如图7所示)。
[0035]整个安装架工作时，如图4所示:首先将碳氢燃烧器5置于安装架台I内，再如图5、图7所示:将SiC纤维6装在烟黑采集盘3上，将热电偶丝9贴附在温度测定指针8上，然后再安装在温度测定盘7上，本实施例中的碳氢燃烧器5下部设置有空气通道51和碳氢燃料通道52(如图3所示)；然后，碳氢燃烧器5点火，试验开始。由于上圆筒11的内径等于碳氢燃烧器5的内径，下圆筒12的内径等于碳氢燃烧器5的外径，从而使得火焰上方没有阻碍，不会影响空气、碳氢燃料的混合与燃烧，改善了空气与碳氢燃料出口的流畅性，能够减小对烟黑采集过程中火焰燃烧的影响。烟黑采集盘3上圆孔外侧壁安装有螺钉，使得烟黑采集盘3能够延安装架调节柱2上下滑动且方便固定，SiC纤维6能够采集不同高度的燃烧火焰中的烟黑颗粒。在本实施例中由于2个SiC纤维固定缝隙4位于烟黑采集盘3的同一条直径上，使得SiC纤维6固定在中心位置，能够确保采集烟黑颗粒的准确性。同时，温度测定盘7上圆孔外侧壁安装有螺钉，使得温度测定盘7能够沿安装架调节柱2上下滑动且方便固定，而温度测定盘7上套有温度测定指针8，温度测定指针8可在温度测定盘7上水平滑动，使得热电偶丝9可测定火焰任意点的温度。随着SiC纤维6采集到碳氢燃烧器5燃烧火焰中的烟黑颗粒且热电偶丝9测得了碳氢燃烧器5燃烧火焰各点温度后，实验结束。
[0036]对于火焰温度场的测定，大致可以分布接触式和非接触式两大类。热电偶测温法和光纤测温法是两种常见的接触式测温方法，而基于光学的温度测量属于第二类测量方法，但一般设备要求高，价格昂贵，操作复杂。因此，基于热电偶测温法是一种比较可行方法，本实用新型也基于此。对于火焰不同点的测量，需要三维坐标进行标注其空间坐标，一般采用升降台、三维架等装置，操作相对比较复杂，本实用新型设计的用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置可在多个方向进行测温，这对一般研宄已经足够，更为重要的是，本实用新型使得测温与烟黑采集可共用同一个坐标架。在本实施例中，充分利用了热电偶丝优秀的空间分辨率和时间响应性，能够提高温度测定的准确性。
[0037]实施例2
[0038]本实施例的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，其基本结构同实施例I，不同之处在于:本实施例中的烟黑采集盘3数量为10个，在安装架调节柱2上平行排列。本实施例的工作过程基本同实施例1，能够同时进行碳氢燃烧器5燃烧火焰中10个不同位置的烟黑颗粒采集。
[0039]实施例3
[0040]本实施例的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，其基本结构同实施例2，不同之处在于:本实施例中的烟黑采集盘3数量为5个，在安装架调节柱2上平行排列。本实施例的工作过程基本同实施例1，能够同时进行碳氢燃烧器5燃烧火焰中5个不同位置的烟黑颗粒采集。
[0041]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。
【权利要求】
1.一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，包括安装架台(I)、安装架调节柱(2)、烟黑采集盘(3)和温度测定盘(7)，其特征在于:所述安装架台(I)包括上圆筒(11)和下圆筒(12)，上圆筒(11)的内径等于碳氢燃烧器(5)的内径，下圆筒(12)的内径等于碳氢燃烧器(5)的外径；所述安装架调节柱(2)垂直均匀分布在安装架台(I)上，并与安装架台(I)相固连；所述的烟黑采集盘(3)上均匀分布有圆孔，所述的安装架调节柱(2)一一对应贯穿烟黑采集盘(3)上的圆孔；所述的烟黑采集盘(3)上设置有SiC纤维固定缝隙⑷； 所述的温度测定盘(7)上均匀分布有圆孔，所述的安装架调节柱(2) —一对应贯穿温度测定盘(7)上的圆孔，所述的温度测定盘(7)上设置有I个温度测定指针(8)，该温度测定指针(8)的一端与温度测定盘(7)相固连，温度测定指针(8)的另一端为尖端，所述的温度测定指针(8)上贴附有热电偶丝(9)。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，其特征在于:所述的安装架调节柱(2)数量至少为3个，并与烟黑采集盘(3)、温度测定盘(7)上均匀分布的圆孔数量等同。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，其特征在于:所述的烟黑采集盘(3)上的圆孔外侧壁安装有螺钉。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，其特征在于:所述的烟黑采集盘(3)设置有I?10个。
5.根据权利要求4所述的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，其特征在于:所述的烟黑采集盘(3)上的SiC纤维固定缝隙(4)数量为2个，2个SiC纤维固定缝隙(4)位于烟黑采集盘(3)的同一条直径上。
6.根据权利要求5所述的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，其特征在于:所述的温度测定盘(7)上的圆孔外侧壁安装有螺钉。
7.根据权利要求6所述的一种用于燃烧火焰中烟黑颗粒采集及温度测量装置，其特征在于:所述的热电偶丝(9)的测定点与温度测定指针(8)尖端平齐。
【文档编号】G01K7/04GK204177494SQ201420646667
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】楚化强, 申逸骋, 顾明言, 冯艳, 徐靖 申请人:安徽工业大学