專利名稱：湍流強(qiáng)度可控的燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種湍流強(qiáng)度可控的燃燒系統(tǒng)，尤其涉及一種通過(guò)電磁感應(yīng)或磁力作用來(lái)控制湍流強(qiáng)度的燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
影響燃料經(jīng)濟(jì)性及污染物排放特性的關(guān)鍵在于燃燒過(guò)程的優(yōu)化。隨著新型清潔能源的全力推廣，很多氣態(tài)燃料由于其優(yōu)異的燃燒特性和低污染的特性成為了未來(lái)的主要?jiǎng)恿θ剂希鐨錃?、甲烷、乙炔、煤氣等。燃燒?如車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)、工業(yè)燃?xì)鉅t、生活燃?xì)庠畹? 的結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)都會(huì)直接影響氣態(tài)燃料的燃燒過(guò)程及排放特性。但是無(wú)論是結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化還是控制參數(shù)的變化都只是為了在目標(biāo)環(huán)境下配合氣態(tài)燃料的自身燃燒特性而提供最優(yōu)化的控制，因此氣態(tài)燃料的燃燒過(guò)程及燃燒特性成為研究的重點(diǎn)。而在氣態(tài)燃料的燃燒特性研究中，湍流燃燒特性又一直是從事燃燒研究的工作人員關(guān)注的焦點(diǎn)及難點(diǎn)，其中，湍流強(qiáng)度的控制又是湍流燃燒研究中最難以控制的一項(xiàng)核心參數(shù)。在對(duì)氣態(tài)燃料的湍流燃燒過(guò)程及燃燒特性的研究中，燃燒器是最常用的儀器之一，用來(lái)模擬氣態(tài)燃料的湍流燃燒狀況，對(duì)研究工作起著重要的作用。在燃燒研究工作中，傳統(tǒng)的燃燒器通常包括可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體、以及與該可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體相連接的氣態(tài)燃料輸出管，在所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體上設(shè)置有進(jìn)氣孔，通過(guò)所述進(jìn)氣孔可以向可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體的腔內(nèi)輸送氣態(tài)燃料。在氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)存在湍流發(fā)生器(例如孔板)，當(dāng)氣態(tài)燃料通過(guò)湍流發(fā)生器后，可以形成一定強(qiáng)度的尾跡湍流。該氣流到達(dá)氣態(tài)燃料輸出管端面后，實(shí)施點(diǎn)火，組織湍流燃燒。其中，根據(jù)湍流發(fā)生器和氣態(tài)燃料輸出管端面的距離的不同，通過(guò)湍流發(fā)生器在輸出管端面處所形成的湍流的強(qiáng)度也不同。 由此，工作人員可以通過(guò)設(shè)定湍流發(fā)生器和氣態(tài)燃料輸出管端面的距離從而在輸出管端面處形成目標(biāo)湍流強(qiáng)度的氣流。在使用上述燃燒器對(duì)氣態(tài)燃料的湍流燃燒過(guò)程進(jìn)行研究的時(shí)候，首先需要人工地將燃燒模擬器拆開(kāi)，并手動(dòng)地改變湍流發(fā)生器的位置，從而達(dá)到調(diào)節(jié)湍流發(fā)生器與氣態(tài)燃料輸出管端面之間距離的目的，以此實(shí)現(xiàn)目標(biāo)湍流強(qiáng)度。在對(duì)多種不同目標(biāo)湍流強(qiáng)度進(jìn)行研究的時(shí)候，需要多次拆開(kāi)燃燒模擬器以調(diào)節(jié)湍流發(fā)生器的位置。在湍流燃燒的研究過(guò)程中，如此重復(fù)性的操作，會(huì)給從事燃燒研究的工作人員帶來(lái)一定的不便，造成其工作效率的降低。另外，人為手工調(diào)節(jié)湍流發(fā)生器的位置無(wú)法保證在輸出管端面處形成的湍流強(qiáng)度具有較好的準(zhǔn)確性，同時(shí)也無(wú)法保證實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。因此，亟需提出一種湍流強(qiáng)度可控的燃燒系統(tǒng)，使得工作人員無(wú)需拆開(kāi)燃燒器即可對(duì)湍流強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)，從而簡(jiǎn)化了氣態(tài)燃料湍流燃燒過(guò)程及特性研究中的操作， 給工作人員帶來(lái)一定的便利性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種湍流強(qiáng)度可控的燃燒系統(tǒng)，該燃燒系統(tǒng)可以在無(wú)需拆開(kāi)燃燒器的條件下，準(zhǔn)確地控制湍流發(fā)生器在氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)的位置，以便在氣態(tài)燃料輸出管的端面處產(chǎn)生預(yù)期的湍流強(qiáng)度。本發(fā)明提供了一種湍流強(qiáng)度可控的燃燒系統(tǒng)，包括燃燒器，該燃燒器包括可燃?xì)夥€(wěn)壓箱、氣態(tài)燃料輸出管以及設(shè)置在該氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)的可移動(dòng)的湍流發(fā)生器；外部調(diào)節(jié)單元，該外部調(diào)節(jié)單元利用電磁感應(yīng)或磁力作用，從所述燃燒器外部控制所述湍流發(fā)生器在所述氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)的位置，從而在氣態(tài)燃料輸出管端口處實(shí)現(xiàn)預(yù)期的湍流強(qiáng)度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)無(wú)需像傳統(tǒng)工藝一樣，必須拆開(kāi)燃燒模擬器，才可以對(duì)湍流發(fā)生器的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而有效地簡(jiǎn)化了氣態(tài)燃料湍流燃燒過(guò)程及特性研究中的操作，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率；通過(guò)控制單元準(zhǔn)確地控制湍流發(fā)生器在氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)的位置，從而在輸出管端面處獲得準(zhǔn)確的預(yù)期湍流強(qiáng)度，對(duì)研究氣態(tài)燃料的湍流燃燒過(guò)程及特性起到了重要的作用。


通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的燃燒模擬器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的湍流強(qiáng)度可控的燃燒模擬系統(tǒng)的示意圖；以及圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的湍流強(qiáng)度可控的燃燒模擬系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明提供了一個(gè)湍流強(qiáng)度可控的燃燒模擬系統(tǒng)，該模擬系統(tǒng)主要包括燃燒模擬器和外部調(diào)節(jié)單元兩個(gè)部分，其中，所述燃燒模擬器用于組織湍流燃燒，在所述燃燒模擬器中安裝有湍流發(fā)生器，該湍流發(fā)生器處于輸出管內(nèi)不同位置的時(shí)候可以在輸出管端面處形成不同目標(biāo)強(qiáng)度的湍流環(huán)境，所述外部調(diào)節(jié)單元用于從所述燃燒模擬器外部對(duì)所述湍流發(fā)生器的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)在輸出管端面處形成相應(yīng)的目標(biāo)湍流強(qiáng)度。下面，首先對(duì)所述燃燒器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說(shuō)明，請(qǐng)參考圖1，圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的燃燒模擬器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。如圖所示，所述燃燒模擬器包括可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10以及點(diǎn)火電極1、氣態(tài)燃料輸出管3、蜂窩結(jié)構(gòu)的湍流發(fā)生器6、單向止回閥7、 高密度氣體進(jìn)氣口 9、低密度氣體進(jìn)氣孔11以及滑槽12。其中，該氣態(tài)燃料輸出管3位于所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10的上方、且與所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10相連通。在本實(shí)施例中，所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10的形狀呈正方體，其壁厚為^mm,內(nèi)腔的尺寸規(guī)格為120mmX120mmX 120mm，所述氣態(tài)燃料輸出管3的長(zhǎng)度為 200mm，其管內(nèi)徑為16mm。在其他實(shí)施例中，所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10以及氣態(tài)燃料輸出管 3的形狀以及尺寸也可根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10上設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣孔，通過(guò)該進(jìn)氣孔可以向所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10的內(nèi)腔輸送氣態(tài)燃料，所述氣態(tài)燃料包括氧氣、氫氣、乙炔、甲烷或乙醇中的一種或其任意組合、以及其他可以燃燒的氣體。在使用中根據(jù)氣體燃料的密度選擇不同的進(jìn)氣孔作為進(jìn)氣通路。通常情況下，密度高于空氣密度的氣體可以選擇設(shè)置于所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10較為靠上的進(jìn)氣孔9，而密度低于空氣密度的氣體可以選擇設(shè)置于所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10較為靠下的進(jìn)氣孔11。在所述高密度氣體進(jìn)氣孔9和低密度氣體進(jìn)氣孔11處分別裝有高密度氣體進(jìn)氣管路(未示出)和低密度氣體進(jìn)氣管路(未示出)， 且每個(gè)進(jìn)氣管路上都安裝有質(zhì)量流量傳感器(未示出)和電磁進(jìn)氣閥門(mén)(未示出)，其中， 所述高密度氣體進(jìn)氣管路和低密度氣體進(jìn)氣管路用于與高壓氣瓶連接，分別傳送高密度氣體和低密度氣體至所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10內(nèi)，所述質(zhì)量流量傳感器用于測(cè)量高密度氣體進(jìn)氣管路和低密度氣體進(jìn)氣管路內(nèi)的質(zhì)量流量，從而在可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)氣流的形成，所述電磁進(jìn)氣閥門(mén)用于控制向所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10內(nèi)輸送高密度氣體和低密度氣體時(shí)氣流的大小。進(jìn)一步地，還包括進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元(未示出)，其與所述質(zhì)量流量傳感器和電磁進(jìn)氣閥門(mén)相連接，所述進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元根據(jù)質(zhì)量流量傳感器測(cè)量的數(shù)值，控制電磁進(jìn)氣閥門(mén)的開(kāi)啟。在所述氣態(tài)燃料輸出管3內(nèi)具有用于制造湍流的湍流發(fā)生器，在本實(shí)施例中，湍流發(fā)生器為具有多個(gè)小孔、呈蜂窩結(jié)構(gòu)的湍流發(fā)生器(下文稱為湍流發(fā)生器6)，其中，所述湍流發(fā)生器6的材料包括磁性材料或鐵磁性材料，或其組合，例如包括永磁合金、鐵氧體和金屬間化合物中的一種及其任意組合。本優(yōu)選實(shí)例中，所述湍流發(fā)生器6的厚度為3mm 4mm，小孔的直徑范圍為Imm 2mm。在其他實(shí)施例中，湍流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和尺寸可以根據(jù)研究需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如采用孔板式結(jié)構(gòu)、絲網(wǎng)式結(jié)構(gòu)等。當(dāng)氣態(tài)燃料從可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體 10流經(jīng)所述湍流發(fā)生器6后，可以形成具有一定湍流強(qiáng)度的氣流。在所述氣態(tài)燃料輸出管 3的內(nèi)側(cè)存在滑槽12，所述湍流發(fā)生器6可以沿該滑槽12上下滑動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，所述湍流發(fā)生器6在氣態(tài)燃料輸出管3內(nèi)的位置，直接影響通過(guò)所述湍流發(fā)生器6后在氣態(tài)燃料輸出管3的端面處所產(chǎn)生的湍流強(qiáng)度的大小，即， 所述湍流發(fā)生器6與氣態(tài)燃料輸出管3端面之間距離的不同，氣態(tài)燃料輸出管3的端面處會(huì)形成不同強(qiáng)度的湍流。當(dāng)所述湍流發(fā)生器6滑動(dòng)至可以產(chǎn)生目標(biāo)湍流的位置后，可停止在該位置的附近，以保持氣態(tài)燃料輸出管3內(nèi)的湍流環(huán)境處于準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)。在所述氣態(tài)燃料輸出管3的端面可以設(shè)置有點(diǎn)火電極1，該點(diǎn)火電極1用于點(diǎn)燃所述氣態(tài)燃料輸出管3端面處的可燃?xì)怏w，實(shí)現(xiàn)湍流燃燒。需要強(qiáng)調(diào)的是，在其他實(shí)施案例中，可以不在氣態(tài)燃料輸出管3的端面處設(shè)置點(diǎn)火電極1，而是通過(guò)外部熱源來(lái)實(shí)施點(diǎn)火， 如火柴、打火機(jī)等。此外，在所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10和氣態(tài)燃料輸出管3的連接處，還可以設(shè)置有單向止回閥7，用于防止氣態(tài)燃料從所述氣態(tài)燃料輸出管3倒流回所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體 10內(nèi)，以保障實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的安全。接著，請(qǐng)參考圖2，圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的湍流強(qiáng)度可控的燃燒系統(tǒng)示意圖。如圖所示，所述燃燒系統(tǒng)包括燃燒器以及外部調(diào)節(jié)單元。其中，所述燃燒器為圖1 中所示的燃燒器，其結(jié)構(gòu)參考上述相應(yīng)說(shuō)明；所述外部調(diào)節(jié)單元包括電磁感應(yīng)螺線圈4、湍流狀態(tài)管理模塊18、位置傳感器2以及電流可變電路19。
其中，所述電磁感應(yīng)螺線圈4纏繞在所述氣態(tài)燃料輸出管3的外壁上，所述電磁感應(yīng)螺線圈4從所述氣態(tài)燃料輸出管3與所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10連接的位置開(kāi)始纏繞，直至所述氣態(tài)燃料輸出管3的端面位置為止。優(yōu)選地，為了保護(hù)所述電磁感應(yīng)螺線圈4不受到外部電磁的干擾，在所述電磁感應(yīng)螺線圈4外設(shè)置有絕緣保護(hù)罩5，并通過(guò)螺栓8將該絕緣保護(hù)罩5與所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10進(jìn)行固定。所述電流可變電路19，與所述電磁感應(yīng)螺線圈4相連接，用于通過(guò)調(diào)節(jié)所述電磁感應(yīng)螺線圈4內(nèi)驅(qū)動(dòng)電流的大小，從而在所述氣態(tài)燃料輸出管3內(nèi)產(chǎn)生磁力，在磁力的推動(dòng)下湍流發(fā)生器移動(dòng)到指定的位置。驅(qū)動(dòng)電流大小的變化可以通過(guò)多種控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如PWM控制、電阻可變控制等。所述湍流狀態(tài)管理模塊18內(nèi)置有預(yù)先標(biāo)定的湍流強(qiáng)度-湍流發(fā)生器位置-電磁感應(yīng)螺線圈中驅(qū)動(dòng)電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)預(yù)期的湍流強(qiáng)度的大小，通過(guò)標(biāo)定好的湍流強(qiáng)度與湍流發(fā)生器位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定湍流發(fā)生器在氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)的位置。然后通過(guò)標(biāo)定好的湍流發(fā)生器位置與電磁感應(yīng)螺線圈中驅(qū)動(dòng)電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定所需的驅(qū)動(dòng)電流的值。所述位置傳感器2用于測(cè)量湍流發(fā)生器6的位置數(shù)據(jù)，并將該位置數(shù)據(jù)發(fā)送至湍流狀態(tài)管理模塊18。下面，以氫氣為氣態(tài)燃料形成湍流燃燒為例，對(duì)整個(gè)燃燒系統(tǒng)的具體工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。具體地，由于氫氣為單一組分的低密度氣體(即其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度低于空氣密度)，所以，首先將存儲(chǔ)有氫氣的高壓氣瓶16通過(guò)進(jìn)氣管路與低密度氣體進(jìn)氣孔11相連接， 同時(shí)，關(guān)閉高密度氣體進(jìn)氣孔9外的連接閥，使所述可燃?xì)夥€(wěn)壓箱箱體10無(wú)法通過(guò)所述高密度氣體進(jìn)氣孔9與外界進(jìn)行連通。此時(shí)，所述孔板6位于所述氣態(tài)燃料輸出管3的底部， 該位置為所述孔板6的基準(zhǔn)位置。接著，調(diào)節(jié)所述可燃?xì)膺M(jìn)入穩(wěn)壓箱箱體10內(nèi)的質(zhì)量流量，其中，根據(jù)所述質(zhì)量流量和穩(wěn)壓箱箱體10的結(jié)構(gòu)和尺寸以及輸出管的尺寸可以確定輸出管端面處的質(zhì)量流量。 在本實(shí)施例中，假設(shè)進(jìn)氣孔11處的質(zhì)量流量為ml(單位為kg/s)。調(diào)節(jié)質(zhì)量流量ml的具體過(guò)程如下打開(kāi)用于控制高壓氣瓶16的手動(dòng)進(jìn)氣閥門(mén)13，并向進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元17輸入質(zhì)量流量ml。接著，所述進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元17對(duì)電磁進(jìn)氣閥門(mén)14發(fā)出閥門(mén)開(kāi)啟信號(hào)， 低密度氣體進(jìn)氣管路上安裝的質(zhì)量流量傳感器15測(cè)量出所述低密度氣體進(jìn)氣管路內(nèi)的質(zhì)量流量mlin，并將該質(zhì)量流量mlin的數(shù)值傳送給進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元17。所述進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元17計(jì)算低密度氣體進(jìn)氣管路內(nèi)的質(zhì)量流量mlin與目標(biāo)質(zhì)量流量ml之間的差值 Am(Am = mlin-ml)，所述進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元17根據(jù)Am的大小，向電磁氣閥門(mén)14發(fā)出提升或降低進(jìn)氣閥門(mén)的開(kāi)啟度的信號(hào)，通過(guò)控制進(jìn)入所述低密度氣體進(jìn)氣管路中氣流的大小，對(duì)所述低密度氣體進(jìn)氣管路內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至Δπι等于零，S卩，所述低密度氣體進(jìn)氣管路內(nèi)的質(zhì)量流量等于目標(biāo)質(zhì)量流量ml。在后續(xù)湍流燃燒的過(guò)程中，一旦所述質(zhì)量流量傳感器15測(cè)量到低密度氣體進(jìn)氣管路內(nèi)的質(zhì)量流量改變，則所述進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元 17根據(jù)Am的數(shù)值對(duì)低密度氣體進(jìn)氣管路內(nèi)的質(zhì)量流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保持低密度氣體進(jìn)氣管路內(nèi)的質(zhì)量流量始終等于目標(biāo)質(zhì)量流量ml。在向進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元17輸入目標(biāo)質(zhì)量流量ml的同時(shí)，還可以向湍流狀態(tài)管理模塊18輸入目標(biāo)湍流強(qiáng)度，其中，所述目標(biāo)湍流強(qiáng)度為研究中所期望在氣態(tài)燃料輸出管3的端面處產(chǎn)生的湍流強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，假設(shè)此次需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)湍流強(qiáng)度為α1()當(dāng)所述低密度氣體進(jìn)氣管路內(nèi)的質(zhì)量流量達(dá)到預(yù)期質(zhì)量流量Hi1后，所述進(jìn)氣閥開(kāi)啟控制單元 17向所述湍流狀態(tài)管理模塊18發(fā)出信號(hào)，所述湍流狀態(tài)管理模塊18根據(jù)標(biāo)定好的湍流強(qiáng)度與湍流發(fā)生器位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定可以在氣態(tài)燃料輸出管3的端面處產(chǎn)生預(yù)期湍流強(qiáng)度α ！時(shí)所述湍流發(fā)生器6需要移動(dòng)的距離h1;并根據(jù)標(biāo)定好的湍流發(fā)生器位置與電磁感應(yīng)線圈內(nèi)驅(qū)動(dòng)電流大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定電磁感應(yīng)線圈內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電流的大小I115然后，通過(guò) PWM控制在電磁感應(yīng)線圈內(nèi)產(chǎn)生所需的驅(qū)動(dòng)電流I1，在所述氣態(tài)燃料輸出管3內(nèi)產(chǎn)生磁力， 將湍流發(fā)生器6移動(dòng)到預(yù)期的位置。當(dāng)所述湍流發(fā)生器6的位置開(kāi)始變化時(shí)，到達(dá)所述氣態(tài)燃料輸出管3端口的湍流強(qiáng)度也相應(yīng)發(fā)生變化，所述位置傳感器2將測(cè)量到的湍流發(fā)生器6的位置h/以例如電子信號(hào)的形式發(fā)送至湍流狀態(tài)管理模塊18。假設(shè)所述湍流發(fā)生器6當(dāng)前位置Ill‘不等于目標(biāo)位置Ii1時(shí)，湍流狀態(tài)管理模塊18將根據(jù)標(biāo)定好目標(biāo)位置Ill以及當(dāng)前位置h/計(jì)算出湍流發(fā)生器6需要移動(dòng)的位置Ah(Ah = hrh/ )，并通過(guò)標(biāo)定好的湍流器位置與電磁感應(yīng)線圈中驅(qū)動(dòng)電流大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所需驅(qū)動(dòng)電流I/。然而通過(guò)PWM控制改變電磁感應(yīng)線圈中驅(qū)動(dòng)電流大小來(lái)改變蜂窩湍流發(fā)生器6的位置。隨著所述湍流發(fā)生器6位置的繼續(xù)改變，所述電流可變電路19則相應(yīng)調(diào)節(jié)電流，如此反復(fù)，直至所述湍流發(fā)生器6滑動(dòng)至可以產(chǎn)生目標(biāo)湍流強(qiáng)度^^的位置。當(dāng)位置傳感器2測(cè)量到湍流發(fā)生器的位置等于目標(biāo)位置后，所述湍流狀態(tài)管理模塊18計(jì)算出可以使所述湍流發(fā)生器6平衡在產(chǎn)生目標(biāo)湍流強(qiáng)度α ！的位置所需驅(qū)動(dòng)電流的大小，并改變驅(qū)動(dòng)電流的值，從而在所述電磁感應(yīng)螺線圈4內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的磁力，使得所述湍流發(fā)生器6在該磁力的作用下，平衡在可以產(chǎn)生目標(biāo)湍流強(qiáng)度α工的位置，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的目標(biāo)湍流強(qiáng)度α”在其他實(shí)施例中，還有其他方式可以使湍流發(fā)生器6平衡在可以產(chǎn)生目標(biāo)湍流強(qiáng)度α ！的位置，在此不再一一贅述。當(dāng)工作人員需要在其他目標(biāo)湍流強(qiáng)度(例如Ci2)下實(shí)現(xiàn)湍流燃燒的時(shí)候，先通過(guò)湍流狀態(tài)管理模塊18下達(dá)復(fù)位指令，將湍流發(fā)生器6由當(dāng)前的位置Ii1移動(dòng)到初始位置hQ。 然后，將目標(biāo)湍流強(qiáng)度由上一次的Q1改為α 2，繼續(xù)重復(fù)上述調(diào)節(jié)過(guò)程，即可對(duì)所述湍流發(fā)生器6在氣態(tài)燃料輸出管3中的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到所述氣態(tài)燃料輸出管3端面位置處的湍流強(qiáng)度達(dá)到并穩(wěn)定在目標(biāo)湍流強(qiáng)度α2。如此一來(lái)，無(wú)需像傳統(tǒng)工藝一樣，必須拆開(kāi)燃燒模擬器，才可以對(duì)湍流發(fā)生器6的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，而只需要預(yù)先標(biāo)定氣態(tài)燃料輸出管3的端面處的湍流強(qiáng)度與湍流發(fā)生器6 位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及湍流發(fā)生器6位置與電磁感應(yīng)線圈中驅(qū)動(dòng)電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電流來(lái)產(chǎn)生電磁感應(yīng)力，移動(dòng)湍流發(fā)生器6在氣態(tài)燃料輸出管3內(nèi)上下滑動(dòng)直至到達(dá)并穩(wěn)定在相應(yīng)的位置，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的目標(biāo)湍流強(qiáng)度?？蛇x地，所述外部調(diào)節(jié)單元還可以通過(guò)其他的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)湍流發(fā)生器6位置的調(diào)節(jié)。在其他實(shí)施例中，所述外部調(diào)節(jié)單元可以是位于氣態(tài)燃料輸出管3外部，且可以沿所述氣態(tài)燃料輸出管3上下移動(dòng)的磁性移動(dòng)單元25，如圖3所示。在本實(shí)施例中，當(dāng)湍流發(fā)生器 6的材料為永磁合金、鐵氧體和金屬間化合物中的一種及其任意組合時(shí)，所述磁性移動(dòng)單元 25為可以和湍流發(fā)生器6發(fā)生相互作用的永磁體。相應(yīng)地，在所述氣態(tài)燃料輸出管3上設(shè)置有刻度。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)湍流強(qiáng)度環(huán)境的時(shí)候，可以根據(jù)標(biāo)定好的湍流強(qiáng)度與湍流發(fā)生器位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定產(chǎn)生該目標(biāo)湍流強(qiáng)度時(shí)所述湍流發(fā)生器6位于氣態(tài)燃料輸出管3內(nèi)的位置，然后根據(jù)所述氣態(tài)燃料輸出管3上面的刻度，通過(guò)手動(dòng)或通過(guò)電動(dòng)、機(jī)械或液壓的方式移動(dòng)所述磁性移動(dòng)單元25至相應(yīng)位置并加以固定，由于相互作用，所述湍流發(fā)生器6 也會(huì)隨著所述磁性移動(dòng)單元25移動(dòng)并停止在所述磁性移動(dòng)單元25被固定的位置，從而產(chǎn)生目標(biāo)湍流強(qiáng)度。優(yōu)選地，所述外部調(diào)節(jié)單元還可以包括位置傳感器2、湍流狀態(tài)管理模塊18以及驅(qū)動(dòng)單元沈。其中，所述位置傳感器2用于測(cè)量湍流發(fā)生器6在氣態(tài)燃料輸出管3內(nèi)的位置；所述湍流狀態(tài)管理模塊18根據(jù)標(biāo)定好的湍流強(qiáng)度與湍流發(fā)生器位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)確定產(chǎn)生目標(biāo)湍流強(qiáng)度時(shí)湍流發(fā)生器6的位置；所述驅(qū)動(dòng)單元沈，用于驅(qū)動(dòng)所述磁性移動(dòng)單元25沿所述氣態(tài)燃料輸出管3達(dá)到其預(yù)期的位置。具體地，當(dāng)位置傳感器2將湍流發(fā)生器6的當(dāng)前位置以例如電子信號(hào)的形式發(fā)送至湍流狀態(tài)管理模塊18，所述湍流狀態(tài)管理模塊18依據(jù)目標(biāo)湍流強(qiáng)度判斷當(dāng)前湍流發(fā)生器的位置是否達(dá)到指定位置，如果未達(dá)到指定位置，則根據(jù)標(biāo)定好的湍流強(qiáng)度與湍流發(fā)生器位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將預(yù)期的湍流發(fā)生器的位置以例如電子信號(hào)的形式發(fā)送至所述驅(qū)動(dòng)單元26，該驅(qū)動(dòng)單元沈驅(qū)動(dòng)所述磁性移動(dòng)單元 25沿氣態(tài)燃料輸出管3的外部朝某一方向(方向隨機(jī)選擇)進(jìn)行移動(dòng)，以此帶動(dòng)所述湍流發(fā)生器6沿氣態(tài)燃料輸出管3內(nèi)壁的滑槽12移動(dòng)。當(dāng)所述湍流發(fā)生器6移動(dòng)后，所述氣態(tài)燃料輸出管3端面的湍流強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變，所述位置傳感器2將測(cè)量到湍流發(fā)生器的位置反饋至所述湍流狀態(tài)管理模塊18，所述湍流狀態(tài)管理模塊18將收到的湍流發(fā)生器的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置相比較，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的位置與目標(biāo)位置之間的差值較上一時(shí)刻變大了，則發(fā)送信號(hào)至所述驅(qū)動(dòng)單元沈，使之向相反方向驅(qū)動(dòng)所述磁性移動(dòng)單元25 ；反之，則發(fā)送信號(hào)至所述驅(qū)動(dòng)單元26，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)所述磁性移動(dòng)單元25沿同一方向移動(dòng)。如此反復(fù)，直至所述湍流狀態(tài)管理模塊18檢測(cè)到所述湍流發(fā)生器的位置達(dá)到目標(biāo)位置的時(shí)候，發(fā)送信號(hào)至所述驅(qū)動(dòng)單元沈，使其驅(qū)動(dòng)所述磁性移動(dòng)單元25不再移動(dòng)，從而使所述湍流發(fā)生器6 穩(wěn)定在相應(yīng)的位置，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的目標(biāo)湍流強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，燃燒器的結(jié)構(gòu)，與前述實(shí)施例中的描述一致，在此不再一一贅述。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，顯然“包括” 一詞不排除其他單元或步驟，單數(shù)不排除復(fù)數(shù)。系統(tǒng)權(quán)利要求中陳述的多個(gè)單元或裝置也可以由一個(gè)單元或裝置通過(guò)軟件或者硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種湍流強(qiáng)度可控的燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括燃燒器，該燃燒器包括可燃?xì)夥€(wěn)壓箱、氣態(tài)燃料輸出管以及設(shè)置在該氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)的可移動(dòng)的湍流發(fā)生器；外部調(diào)節(jié)單元，該外部調(diào)節(jié)單元利用電磁感應(yīng)或磁力作用，從所述燃燒器外部控制所述湍流發(fā)生器在所述燃燒器內(nèi)的位置，從而在氣態(tài)燃料輸出管端口處實(shí)現(xiàn)目標(biāo)湍流強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒系統(tǒng)，其中，所述湍流發(fā)生器為孔板式、蜂窩式、絲網(wǎng)式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒系統(tǒng)，其中，所述湍流發(fā)生器的材料包括磁性材料或鐵磁性材料的一種或其任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃燒系統(tǒng)，其中，所述外部調(diào)節(jié)單元包括 電磁感應(yīng)螺線圈，該電磁感應(yīng)螺線圈纏繞于所述氣態(tài)燃料輸出管的外壁上；電流可變電路，與所述電磁感應(yīng)螺線圈相連接，用于通過(guò)控制所述電磁感應(yīng)螺線圈內(nèi)驅(qū)動(dòng)電流的大小，從而在所述氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)產(chǎn)生磁力，所述湍流發(fā)生器在所述磁力的作用下移動(dòng)；湍流狀態(tài)管理模塊，用于測(cè)量和控制湍流發(fā)生器在氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)的位置，以準(zhǔn)確控制火焰處的湍流強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃燒系統(tǒng)，其中，所述外部調(diào)節(jié)單元包括 磁性移動(dòng)單元，該磁性移動(dòng)單元位于所述氣態(tài)燃料輸出管外部，且可以沿上下移動(dòng)，從而使所述湍流發(fā)生器跟隨所述磁性移動(dòng)單元在所述氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒模擬系統(tǒng)，其中，所述磁性移動(dòng)單元的位置可以通過(guò)手動(dòng)方式調(diào)節(jié)，或者通過(guò)電動(dòng)、機(jī)械或液壓方式進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種湍流強(qiáng)度可控的燃燒系統(tǒng)，該燃燒系統(tǒng)包括燃燒器和外部調(diào)節(jié)單元，其中，燃燒器，該燃燒器包括可燃?xì)夥€(wěn)壓箱、氣態(tài)燃料輸出管以及設(shè)置在該氣態(tài)燃料輸出管內(nèi)的可移動(dòng)的湍流發(fā)生器；外部調(diào)節(jié)單元，該外部調(diào)節(jié)單元利用電磁感應(yīng)或磁力作用，從所述燃燒器外部控制所述湍流發(fā)生器在所述燃燒器內(nèi)的位置，從而實(shí)現(xiàn)氣態(tài)燃料輸出管端口處的目標(biāo)湍流強(qiáng)度。本發(fā)明通過(guò)從所述燃燒器外部對(duì)湍流發(fā)生器的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)需拆開(kāi)所述燃燒器，即可形成準(zhǔn)確的目標(biāo)湍流強(qiáng)度，不僅有效地簡(jiǎn)化了氣態(tài)燃料湍流燃燒過(guò)程及特性研究中的操作，而且實(shí)現(xiàn)了湍流強(qiáng)度的準(zhǔn)確控制，對(duì)研究氣態(tài)燃料的湍流燃燒過(guò)程及特性起到了重要的作用。
文檔編號(hào)F23C5/08GK102297419SQ20111023201
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者何旭, 劉福水, 孫作宇 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)