一種燃燒效率測(cè)量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃燒效率測(cè)量裝置及方法，所述燃燒效率測(cè)量裝置包括：燃料流量計(jì)、空氣流量計(jì)、預(yù)混室、金屬燃燒器、金屬容器、煙氣分析儀和溫度計(jì)，其中：燃料流量計(jì)和空氣流量計(jì)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(chǎng)后與金屬燃燒器相連，金屬容器上設(shè)置有溫度計(jì)，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(jiǎn)便，只需測(cè)量電流一個(gè)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(chǎng)后，火焰中的電流是瞬時(shí)產(chǎn)生的，因而測(cè)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(shí)間，可測(cè)量瞬時(shí)的燃燒效率。
【專利說明】一種燃燒效率測(cè)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(cè)量裝置及利用該裝置測(cè)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(shí)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(chǎng)后，電場(chǎng)就會(huì)對(duì)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(huì)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(duì)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(cè)量裝置及方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒效率的一種簡(jiǎn)便預(yù)測(cè)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種燃燒效率測(cè)量裝置，包括:燃料流量計(jì)、空氣流量計(jì)、預(yù)混室、金屬燃燒器、金屬容器、煙氣分析儀和溫度計(jì)，其中:燃料流量計(jì)和空氣流量計(jì)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(chǎng)后與金屬燃燒器相連，金屬容器上設(shè)置有溫度計(jì)，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(cè)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(jì)和空氣流量計(jì)在預(yù)混室內(nèi)混合，送入金屬燃燒器中點(diǎn)燃，測(cè)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(duì)位置，在金屬容器與金屬燃燒器之間施加恒定直流電場(chǎng)，測(cè)定外加電場(chǎng)后的電流值；根據(jù)工質(zhì)加熱到某一溫度的時(shí)間，計(jì)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(jì)算燃料燃燒理論放熱值和實(shí)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(duì)位置參數(shù)、金屬容器材質(zhì)與電流參數(shù)對(duì)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(cè)量電流值和金屬容器與金屬燃燒器的相對(duì)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(diǎn):
1、操作簡(jiǎn)便，只需測(cè)量電流一個(gè)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(chǎng)后，火焰中的電流是瞬時(shí)產(chǎn)生的，因而測(cè)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(shí)間，可測(cè)量瞬時(shí)的燃燒效率。
[0008]3、非接觸測(cè)量，不干擾火焰流場(chǎng)和燃燒反應(yīng)，外加電場(chǎng)的電勢(shì)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(shì)的大小只會(huì)引起測(cè)得電流等比例的變化)，不會(huì)弓I起燃燒反應(yīng)和流場(chǎng)的變化。

【專利附圖】

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

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)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(duì)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(cè)量裝置包括:燃料流量計(jì)1、空氣流量計(jì)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(jì)8、外加電場(chǎng)9，燃料流量計(jì)I和空氣流量計(jì)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(shí)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(cè)定煙氣成分確定燃燒是否完全；定位儀7用于測(cè)定金屬燃燒4和金屬容器5的相對(duì)位置；外加電場(chǎng)9實(shí)現(xiàn)燃燒火焰產(chǎn)生的電子和離子的定向移動(dòng)。燃料流量計(jì)I和空氣流量計(jì)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(chǎng)后與金屬燃燒器5相連，金屬容器5上設(shè)置有溫度計(jì)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(jì)I和空氣流量計(jì)2在預(yù)混室3內(nèi)混合，送入金屬燃燒器4中點(diǎn)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(jì)8測(cè)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(duì)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(chǎng),測(cè)定金屬容器5與金屬燃燒器4之間(即火焰空間，在電場(chǎng)作用下，燃燒火焰產(chǎn)生的電子和離子發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流)的電流值。根據(jù)工質(zhì)加熱到某一溫度的時(shí)間，計(jì)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(jì)算燃料燃燒理論放熱值和實(shí)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(duì)位置參數(shù)、金屬容器5材質(zhì)與電流參數(shù)對(duì)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(duì)位置有關(guān)，即已知金屬容器5材質(zhì),只需測(cè)量電流值和金屬容器5與金屬燃燒器4的相對(duì)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(cè)量裝置，其特征在于所述測(cè)量裝置包括:燃料流量計(jì)、空氣流量計(jì)、預(yù)混室、金屬燃燒器、金屬容器、煙氣分析儀和溫度計(jì)，其中:燃料流量計(jì)和空氣流量計(jì)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(chǎng)后與金屬燃燒器相連，金屬容器上設(shè)置有溫度計(jì)，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(cè)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(chǎng)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(cè)量裝置測(cè)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(jì)和空氣流量計(jì)在預(yù)混室內(nèi)混合，送入金屬燃燒器中點(diǎn)燃，測(cè)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(duì)位置，在金屬容器與金屬燃燒器之間施加恒定直流電場(chǎng)，測(cè)定外加電場(chǎng)后的電流值；根據(jù)工質(zhì)加熱到某一溫度的時(shí)間，計(jì)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(jì)算燃料燃燒理論放熱值和實(shí)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(duì)位置參數(shù)、金屬容器材質(zhì)與電流參數(shù)對(duì)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(cè)量電流值和金屬容器與金屬燃燒器的相對(duì)位置即可得到燃料的燃燒效率。
【文檔編號(hào)】G01N25/22GK104198528SQ201410447268
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)