一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，屬于碳氫燃料特性分析及采樣裝置領(lǐng)域。本實用新型中安裝架調(diào)節(jié)柱垂直均勻分布在安裝架臺上，并與安裝架臺相固連；煙黑采集盤上均勻分布有圓孔，安裝架調(diào)節(jié)柱一一對應(yīng)貫穿煙黑采集盤上的圓孔，煙黑采集盤上設(shè)置有SiC纖維固定縫隙；溫度測定盤上均勻分布有圓孔，安裝架調(diào)節(jié)柱一一對應(yīng)貫穿溫度測定盤上的圓孔，溫度測定盤上設(shè)置有1個溫度測定指針，該溫度測定指針的一端與溫度測定盤相固連，溫度測定指針的另一端為尖端，溫度測定指針上貼附有熱電偶絲。本實用新型不僅能測定不同高度和方向的火焰溫度，而且能方便的采集不同火焰高度的煙黑生成。
【專利說明】
一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種碳氫燃料特性分析及采樣裝置，尤其是對于測定火焰溫度與采集煙黑的實驗臺架，是一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前煙黑顆粒的形成(包括成核、生長和氧化)和沉積已經(jīng)有很多研宄和總結(jié)，用于觀察大多數(shù)煙黑火中間體的采樣技術(shù)是利用網(wǎng)窗、碳網(wǎng)、石英針或熱泳方法。對于煙黑采樣過程，最重要的是采樣器不能影響火焰，而且煙黑樣品不應(yīng)該被高溫區(qū)傳遞的熱量進一步氧化。
[0003]利用15 μπι的SiC纖維的細絲測溫技術(shù)，已經(jīng)在很多測量非煙黑生成火焰的溫度分布測量和煙黑生成火焰的煙黑沉積形態(tài)上，因其優(yōu)秀的空間分辨率和時間響應(yīng)性而使用。而SiC纖維須經(jīng)過燃燒器的圓心，以確?；鹧嬷行牡臒熀诔练e在SiC纖維上，并且煙黑采樣過程，不能影響火焰的正常燃燒，防止干擾火焰導(dǎo)致煙黑沉積的不均，SiC纖維安裝架須確保煙黑采集的準確性，這是SiC纖維安裝架設(shè)計的難點所在。由于以往沒有這種儀器或者儀器設(shè)計過于簡單，從而影響煙黑采集的準確性，在采樣過程中，影響火焰的燃燒，還有待進一步提尚。
[0004]中國論文《火焰區(qū)煙霧顆粒采集系統(tǒng)的研制》:許彬，胡君健，張永明，馬綏華(上海市消防總隊)中國分類號:TK121，TU972，X924 ;文獻標識碼:A ;文章編號:1009 —0029 (2007) 03 — 0256 — 04，說明了火焰區(qū)煙霧顆粒采集系統(tǒng)工作原理:為了使煙霧顆粒采集不對煙霧顆粒本身產(chǎn)生影響，且準確真實，利用熱泳效應(yīng)對煙霧顆粒進行采集，將采集到的煙霧顆粒在掃描電鏡下分析得到實驗結(jié)果。采樣的基本原理為熱泳現(xiàn)象，將銅網(wǎng)插入充滿顆粒的煙氣中，由于銅網(wǎng)的溫度變化比煙氣流場低，使銅網(wǎng)附近的氣體急速冷卻，密度增大，向下運動，熱煙氣過來補充形成對流，驅(qū)使煙氣中的顆粒到達銅網(wǎng)表面，并吸附在銅網(wǎng)的碳膜面上。由于銅網(wǎng)很小且很薄，采樣時間很短，基本上認為沒有引起火焰煙氣的擾動，該實驗所用銅網(wǎng)雖然取樣時間很短，但還是會引起火焰煙氣的擾動，從而影響煙黑顆粒的準確性。因此，目前迫切需要發(fā)明一種能有效采集火焰中煙黑顆粒的裝置，以提高采集煙黑顆粒的準確性，便于對取樣煙黑進行SEM分析，從而揭示碳氫燃料燃燒機理。
[0005]本專利 申請人:針對現(xiàn)有技術(shù)中煙黑采集過程影響火焰燃燒，導(dǎo)致采集煙黑顆粒準確性較差的技術(shù)問題已申請實用新型專利，其實用新型專利號為:ZL201420208917.6，專利名稱為:一種用于采集燃燒火焰中煙黑顆粒的SiC纖維安裝架，但該該申請案提供的用于采集燃燒火焰中煙黑顆粒的SiC纖維安裝架不能測定火焰溫度場，因此本專利 申請人:在該該申請案的基礎(chǔ)上進行了進一步的改進。
實用新型內(nèi)容
[0006]1.實用新型要解決的技術(shù)問題
[0007]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的實驗臺架不能將測定火焰溫度和采集煙黑綜合起來的不足，提供了一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，該裝置不僅能測定不同高度和方向的火焰溫度，而且能方便的采集不同火焰高度的煙黑生成。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為:
[0010]本實用新型的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，包括安裝架臺、安裝架調(diào)節(jié)柱、煙黑采集盤和溫度測定盤，所述安裝架臺包括上圓筒和下圓筒，上圓筒的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器的內(nèi)徑，下圓筒的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器的外徑；所述安裝架調(diào)節(jié)柱垂直均勻分布在安裝架臺上，并與安裝架臺相固連；所述的煙黑采集盤上均勻分布有圓孔，所述的安裝架調(diào)節(jié)柱一一對應(yīng)貫穿煙黑采集盤上的圓孔；所述的煙黑采集盤上設(shè)置有SiC纖維固定縫隙；所述的溫度測定盤上均勻分布有圓孔，所述的安裝架調(diào)節(jié)柱一一對應(yīng)貫穿溫度測定盤上的圓孔，所述的溫度測定盤上設(shè)置有I個溫度測定指針，該溫度測定指針的一端與溫度測定盤相固連，溫度測定指針的另一端為尖端，所述的溫度測定指針上貼附有熱電偶絲。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，安裝架調(diào)節(jié)柱數(shù)量至少為3個，并與煙黑采集盤、溫度測定盤上均勻分布的圓孔數(shù)量等同。
[0012]作為本實用新型的進一步改進，煙黑采集盤上的圓孔外側(cè)壁安裝有螺釘。
[0013]作為本實用新型的進一步改進，煙黑采集盤設(shè)置有I?10個。
[0014]作為本實用新型的進一步改進，煙黑采集盤上的SiC纖維固定縫隙數(shù)量為2個，2個SiC纖維固定縫隙位于煙黑采集盤的同一條直徑上。
[0015]作為本實用新型的進一步改進，溫度測定盤上的圓孔外側(cè)壁安裝有螺釘。
[0016]作為本實用新型的進一步改進，熱電偶絲的測定點與溫度測定指針尖端平齊。
[0017]3.有益效果
[0018]采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0019](I)本實用新型的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，安裝架臺包括上圓筒和下圓筒，上圓筒的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器的內(nèi)徑，下圓筒的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器的外徑，改善了空氣與燃料出口的流暢性，使得安裝架臺對火焰燃燒的影響降低，且煙黑采集盤上設(shè)置的SiC纖維固定縫隙確保了采集煙黑顆粒的準確性，溫度測定盤上的調(diào)節(jié)指針也可以確保溫度測定點的準確性。
[0020](2)本實用新型的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，煙黑采集盤與溫度測定盤均可從安裝架調(diào)節(jié)柱上拆卸下來，安裝架臺和安裝架調(diào)節(jié)柱可重復(fù)使用，方便了實驗操作，極大地簡化了實驗的繁瑣。
[0021](3)本實用新型的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，溫度測定盤上的圓孔外側(cè)壁安裝有螺釘，使得溫度測定盤能夠沿安裝架調(diào)節(jié)柱上下滑動，熱電偶絲能夠采集不同高度的燃燒火焰的溫度。
[0022](4)本實用新型的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，原理簡單，便于推廣使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為圖1中煙黑采集盤的俯視圖；
[0025]圖3為用于檢測的碳氫燃燒器示意圖；
[0026]圖4為本實用新型中安裝架臺與碳氫燃燒器安裝配合剖視圖；
[0027]圖5為本實用新型中煙黑采集盤與SiC纖維安裝配合示意圖；
[0028]圖6為本實用新型中溫度測定盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7為本實用新型中溫度測定指針與熱電偶絲的安裝配合示意圖。
[0030]示意圖中的標號說明:
[0031]1、安裝架臺；2、安裝架調(diào)節(jié)柱；3、煙黑采集盤；4、SiC纖維固定縫隙；5、碳氫燃燒器；6、SiC纖維；7、溫度測定盤；8、溫度測定指針；9、熱電偶絲；11、上圓筒；12、下圓筒；51、空氣通道；52、碳氫燃料通道。

【具體實施方式】
[0032]為進一步了解本實用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖對本實用新型作詳細描述。
[0033]實施例1
[0034]結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7，本實施例的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，包括安裝架臺1、安裝架調(diào)節(jié)柱2、煙黑采集盤3和溫度測定盤7，其中:所述安裝架臺I包括上圓筒11和下圓筒12，上圓筒11的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器5的內(nèi)徑，下圓筒12的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器5的外徑(如圖4);所述安裝架調(diào)節(jié)柱2垂直均勻分布在安裝架臺I上，安裝架調(diào)節(jié)柱2數(shù)量至少3個，具體到本實施例中安裝架調(diào)節(jié)柱2的數(shù)量為3個，并與安裝架臺I相固連。本實施例中的煙黑采集盤3數(shù)量為I個，煙黑采集盤3上均勻分布有3個圓孔，每個圓孔外側(cè)壁安裝有螺釘；安裝架調(diào)節(jié)柱2 —一對應(yīng)貫穿煙黑采集盤3上的圓孔；煙黑采集盤3上設(shè)置的SiC纖維固定縫隙4有2個，SiC纖維6的直徑為15 μ m，2個SiC纖維固定縫隙4位于煙黑采集盤3的同一條直徑上(如圖2和圖5所示)。本實施例中的溫度測定盤?為I個，溫度測定盤7上均勻分布有3個圓孔，每個圓孔外側(cè)壁安裝有螺釘；安裝架調(diào)節(jié)柱2—一對應(yīng)貫穿溫度測定盤7上的圓孔；溫度測定盤7上設(shè)置有I個溫度測定指針8 (如圖6所示)，該溫度測定指針8的一端與溫度測定盤7相固連，溫度測定指針8的另一端為尖端，熱電偶絲9將貼附在溫度測定指針8上，熱電偶絲9的測定點與溫度測定指針8尖端平齊(如圖7所示)。
[0035]整個安裝架工作時，如圖4所示:首先將碳氫燃燒器5置于安裝架臺I內(nèi)，再如圖5、圖7所示:將SiC纖維6裝在煙黑采集盤3上，將熱電偶絲9貼附在溫度測定指針8上，然后再安裝在溫度測定盤7上，本實施例中的碳氫燃燒器5下部設(shè)置有空氣通道51和碳氫燃料通道52(如圖3所示)；然后，碳氫燃燒器5點火，試驗開始。由于上圓筒11的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器5的內(nèi)徑，下圓筒12的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器5的外徑，從而使得火焰上方?jīng)]有阻礙，不會影響空氣、碳氫燃料的混合與燃燒，改善了空氣與碳氫燃料出口的流暢性，能夠減小對煙黑采集過程中火焰燃燒的影響。煙黑采集盤3上圓孔外側(cè)壁安裝有螺釘，使得煙黑采集盤3能夠延安裝架調(diào)節(jié)柱2上下滑動且方便固定，SiC纖維6能夠采集不同高度的燃燒火焰中的煙黑顆粒。在本實施例中由于2個SiC纖維固定縫隙4位于煙黑采集盤3的同一條直徑上，使得SiC纖維6固定在中心位置，能夠確保采集煙黑顆粒的準確性。同時，溫度測定盤7上圓孔外側(cè)壁安裝有螺釘，使得溫度測定盤7能夠沿安裝架調(diào)節(jié)柱2上下滑動且方便固定，而溫度測定盤7上套有溫度測定指針8，溫度測定指針8可在溫度測定盤7上水平滑動，使得熱電偶絲9可測定火焰任意點的溫度。隨著SiC纖維6采集到碳氫燃燒器5燃燒火焰中的煙黑顆粒且熱電偶絲9測得了碳氫燃燒器5燃燒火焰各點溫度后，實驗結(jié)束。
[0036]對于火焰溫度場的測定，大致可以分布接觸式和非接觸式兩大類。熱電偶測溫法和光纖測溫法是兩種常見的接觸式測溫方法，而基于光學的溫度測量屬于第二類測量方法，但一般設(shè)備要求高，價格昂貴，操作復(fù)雜。因此，基于熱電偶測溫法是一種比較可行方法，本實用新型也基于此。對于火焰不同點的測量，需要三維坐標進行標注其空間坐標，一般采用升降臺、三維架等裝置，操作相對比較復(fù)雜，本實用新型設(shè)計的用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置可在多個方向進行測溫，這對一般研宄已經(jīng)足夠，更為重要的是，本實用新型使得測溫與煙黑采集可共用同一個坐標架。在本實施例中，充分利用了熱電偶絲優(yōu)秀的空間分辨率和時間響應(yīng)性，能夠提高溫度測定的準確性。
[0037]實施例2
[0038]本實施例的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，其基本結(jié)構(gòu)同實施例I，不同之處在于:本實施例中的煙黑采集盤3數(shù)量為10個，在安裝架調(diào)節(jié)柱2上平行排列。本實施例的工作過程基本同實施例1，能夠同時進行碳氫燃燒器5燃燒火焰中10個不同位置的煙黑顆粒采集。
[0039]實施例3
[0040]本實施例的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，其基本結(jié)構(gòu)同實施例2，不同之處在于:本實施例中的煙黑采集盤3數(shù)量為5個，在安裝架調(diào)節(jié)柱2上平行排列。本實施例的工作過程基本同實施例1，能夠同時進行碳氫燃燒器5燃燒火焰中5個不同位置的煙黑顆粒采集。
[0041]以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，包括安裝架臺(I)、安裝架調(diào)節(jié)柱(2)、煙黑采集盤(3)和溫度測定盤(7)，其特征在于:所述安裝架臺(I)包括上圓筒(11)和下圓筒(12)，上圓筒(11)的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器(5)的內(nèi)徑，下圓筒(12)的內(nèi)徑等于碳氫燃燒器(5)的外徑；所述安裝架調(diào)節(jié)柱(2)垂直均勻分布在安裝架臺(I)上，并與安裝架臺(I)相固連；所述的煙黑采集盤(3)上均勻分布有圓孔，所述的安裝架調(diào)節(jié)柱(2)一一對應(yīng)貫穿煙黑采集盤(3)上的圓孔；所述的煙黑采集盤(3)上設(shè)置有SiC纖維固定縫隙⑷； 所述的溫度測定盤(7)上均勻分布有圓孔，所述的安裝架調(diào)節(jié)柱(2) —一對應(yīng)貫穿溫度測定盤(7)上的圓孔，所述的溫度測定盤(7)上設(shè)置有I個溫度測定指針(8)，該溫度測定指針(8)的一端與溫度測定盤(7)相固連，溫度測定指針(8)的另一端為尖端，所述的溫度測定指針(8)上貼附有熱電偶絲(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，其特征在于:所述的安裝架調(diào)節(jié)柱(2)數(shù)量至少為3個，并與煙黑采集盤(3)、溫度測定盤(7)上均勻分布的圓孔數(shù)量等同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，其特征在于:所述的煙黑采集盤(3)上的圓孔外側(cè)壁安裝有螺釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，其特征在于:所述的煙黑采集盤(3)設(shè)置有I?10個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，其特征在于:所述的煙黑采集盤(3)上的SiC纖維固定縫隙(4)數(shù)量為2個，2個SiC纖維固定縫隙(4)位于煙黑采集盤(3)的同一條直徑上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，其特征在于:所述的溫度測定盤(7)上的圓孔外側(cè)壁安裝有螺釘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于燃燒火焰中煙黑顆粒采集及溫度測量裝置，其特征在于:所述的熱電偶絲(9)的測定點與溫度測定指針(8)尖端平齊。
【文檔編號】G01K7/04GK204177494SQ201420646667
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】楚化強, 申逸騁, 顧明言, 馮艷, 徐靖 申請人:安徽工業(yè)大學