CN209355237U - 一种燃烧加热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃烧加热器，其包括预燃烧室和主燃烧室，预燃烧室的一端与主燃烧室经由法兰段连接，法兰段的法兰端盘上具有用于穿过连通预燃烧室与主燃烧室的导火管的中心孔，并且在法兰端盘的主燃烧室侧的端面上设置有多个主燃烧室氧化剂喷孔和多个主燃料喷孔，主燃烧室氧化剂管路与多个主燃烧室氧化剂喷孔连通，主燃料管路与多个主燃料喷孔连通，预燃烧室的另一端的中心位置设置有电火花塞，在电火花塞周围设置有朝向预燃烧室内的多个预燃空气喷孔和多个预燃氢气喷孔，预燃空气管路与多个预燃空气喷孔连通，预燃氢气管路与多个预燃氢气喷孔连通。本实用新型可提供稳定的纯净高温气流，采用预燃与主燃分体的方式保证燃烧的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种燃烧加热器，特别是用于高温气体试验的纯净气体燃烧加热器。
背景技术
燃烧加热器直接燃烧燃料加热气体，并补充氧气，利用喷管加速来模拟高超声速飞行器实际飞行情况的来流条件。燃烧型加热器由于结构紧凑，试验成本低，试验周期短，试验时间长，可以迅速地将空气加热到高温，因此燃烧型空气加热器得到广泛的应用。该类型的燃烧加热器主要用于超燃冲压发动机自由射流及直连式试验台。燃烧型气体加热器所采用的燃料种类繁多，包括酒精、煤油、丙烷、甲烷和氢气等，而且所研制的加热器结构上也各不相同。但是由于试验对流场内气体纯净度和各组分比例都具有严格要求。目前为止尚没有应对流场细分需求的燃烧加热器。
实用新型内容
本实用新型提供了一种新型燃烧加热器，采用氢气作为燃料，空气为氧化剂产生预燃气体，酒精作为燃料，空气与氧气混合作为氧化剂产生主燃气体用于高温气体试验；该燃烧型加热器可产生可调组分比例的高温纯净气体。
本实用新型的燃烧加热器包括预燃烧室和主燃烧室，所述预燃烧室的一端与所述主燃烧室经由法兰段连接，所述法兰段的法兰端盘上具有用于穿过连通所述预燃烧室与所述主燃烧室的导火管的中心孔，并且在所述法兰端盘的主燃烧室侧的端面上设置有多个主燃烧室氧化剂喷孔和多个主燃料喷孔，主燃烧室氧化剂管路与多个主燃烧室氧化剂喷孔连通，主燃料管路与多个所述主燃料喷孔连通，所述预燃烧室的另一端的中心位置设置有电火花塞，在所述电火花塞周围设置有朝向所述预燃烧室内的多个预燃空气喷孔和多个预燃氢气喷孔，预燃空气管路与多个所述预燃空气喷孔连通，预燃氢气管路与多个所述预燃氢气喷孔连通。
优选还包括主燃烧室氧化剂混合腔，所述混合腔设置有分别与主燃空气管路和氧气管路连通的两个入口，和与所述主燃烧室氧化剂管路连通的出口。
优选多个所述预燃空气喷孔和多个所述预燃氢气喷孔均匀设置在以所述电火花塞为圆心的一个圆周上。
优选多个所述预燃空气喷孔和多个所述预燃氢气喷孔分别均匀设置在与所述中心孔同圆心的两个圆周上。
优选所述主燃料喷孔配置于内环，所述主燃烧室氧化剂喷孔配置于外环。
优选所述主燃烧室通过法兰与喷管相连。
本实用新型所述的燃烧加热器可提供稳定的纯净高温气流，采用预燃与主燃分体的方式保证燃烧的可靠性，在试验时序上要求预燃烧室内发生燃烧化学反应产生高温气体并稳定一段时间后再供应主燃料，避免主燃料注入后由于无高温热源或高温热源延迟造成燃料进入试验***或发生爆燃等危险。预燃烧室采用氢气与空气混合燃烧，不仅提供点火用高温，预燃室还可继续工作提高主燃烧室燃烧气流温度。采用的预混燃烧模式能提高燃烧效率，使燃烧室主体长度减少，降低热损失。
另外，本实用新型所述的燃烧器燃烧产物组分可以根据试验需求调节，比如，有些试验需要保证高温气体氧气摩尔比与真实环境气体中氧气摩尔比一致，本实用新型所述的燃烧加热器可以调节氧气流量实现所需的燃烧产物中氧气组分比例。
附图说明
图1为燃烧加热器结构图。
图2为燃烧加热器预燃烧室进气管口法兰截面。
图3为燃烧加热器预燃烧室喷注孔法兰截面。
图4为燃烧加热器主燃烧室进气管口法兰截面。
图5为燃烧加热器主燃烧室喷注孔法兰截面。
具体实施方式
本实用新型所述的燃烧加热器主要由预燃烧段和主燃烧段及喷管组成，预燃烧段产生的高温气流引燃主燃烧段氧化剂与燃料的混合物，主燃烧段产生的高温气流经喷管后进行超燃发动机等试验。其中预燃烧段主要由电火花塞1、预燃空气进口2、预燃氢气进口3、预燃空气喷孔4、预燃氢气喷孔5、预燃烧室6、预燃烧室温度传感器7、预燃烧室压力传感器8、导火管9等组成，其中电火花塞1作用是产生局部瞬时高温，预燃烧室产生的气体经导火管9后进入主燃烧室，作用是提供主燃烧室15燃烧所需的点火高温热源。主燃烧段主要由主燃料进口10、主燃氧气进口11、主燃空气进口12、主燃氧化剂喷孔13、主燃料喷孔14、主燃烧室15、主燃烧室温度传感器16、主燃烧室压力传感器17等组成。
具体如附图1和2所示，预燃烧室6位于主燃烧室15前端，喷管18位于主燃烧室15后端。电火花塞1位于预燃烧室6前端面板中央，预燃空气进口2、预燃氢气进口3、预燃空气喷孔4及预燃氢气喷孔5沿周向环部于预燃烧室6前端面板。预燃空气经预燃空气进口2后预燃空气被分成若干股，并经预燃空气喷孔4进入预燃烧室6，氢气经预燃氢气进口3后预燃氢气被分成若干股，并经预燃氢气喷孔5进入预燃烧室6、预燃烧室6内的空气和氢气被电火花塞1点燃并在预燃烧室内燃烧，生成高温气体，高温气体的温度和压力分别由预燃烧室温度传感器7、预燃烧室压力传感器8给出，用于监测预燃烧室工作状态，预燃烧室产生的气体经导火管9后进入主燃烧室，用于提供主燃烧室15内主氧化剂和主燃料燃烧所需的点火高温热源。导火管9穿过主燃烧室15前端法兰直到主燃烧室15前端法兰中心，主燃氧气进口11及主燃空气进口12在主燃烧段前部在主氧化剂输送管道内预混合后进入主燃烧室15前部法兰，主燃料进口10通过管道通向主燃烧室15前部法兰，主燃烧室氧化剂喷孔13与主燃料喷孔14周向布置，主燃料喷孔14布置于内环，主燃烧室氧化剂喷孔13布置于外环，如附图3、4和5所示。主燃空气经主燃空气进口12后主燃空气进入混合腔，氧气经主燃烧室氧化剂喷孔13后进入混合腔，在混合腔内主燃空气与氧气混合在一起并经主燃烧室氧化剂喷孔13进入主燃烧室15，主燃料经主燃料进口10后被分成若干股并经主燃料喷孔14进入主燃烧室15，主燃烧室15内的氧化剂和主燃料自相应喷孔后混合并被经导火管9进入的预燃烧室6所生成的高温气体点燃，主燃氧化剂和主燃料在主燃烧室15内混合并燃烧生成高温气体，高温气体的温度和压力分别由主燃烧室温度传感器16、主燃烧室压力传感器17给出，用于监测预燃烧室工作状态，主燃烧室15产生的高温气体进入喷管18后得以节流并被加速至所需的速度后完成相关试验。
Claims (6)
1.一种燃烧加热器，其特征在于：包括预燃烧室和主燃烧室，所述预燃烧室的一端与所述主燃烧室经由法兰段连接，所述法兰段的法兰端盘上具有用于穿过连通所述预燃烧室与所述主燃烧室的导火管的中心孔，并且在所述法兰端盘的主燃烧室侧的端面上设置有多个主燃烧室氧化剂喷孔和多个主燃料喷孔，主燃烧室氧化剂管路与多个主燃烧室氧化剂喷孔连通，主燃料管路与多个所述主燃料喷孔连通，所述预燃烧室的另一端的中心位置设置有电火花塞，在所述电火花塞周围设置有朝向所述预燃烧室内的多个预燃空气喷孔和多个预燃氢气喷孔，预燃空气管路与多个所述预燃空气喷孔连通，预燃氢气管路与多个所述预燃氢气喷孔连通。
2.根据权利要求1所述的燃烧加热器，其特征在于：还包括主燃烧室氧化剂混合腔，所述混合腔设置有分别与主燃空气管路和氧气管路连通的两个入口，和与所述主燃烧室氧化剂管路连通的出口。
3.根据权利要求1所述的燃烧加热器，其特征在于：多个所述预燃空气喷孔和多个所述预燃氢气喷孔均匀设置在以所述电火花塞为圆心的一个圆周上。
4.根据权利要求1所述的燃烧加热器，其特征在于：多个所述预燃空气喷孔和多个所述预燃氢气喷孔分别均匀设置在与所述中心孔同圆心的两个圆周上。
5.根据权利要求4所述的燃烧加热器，其特征在于：所述主燃料喷孔配置于内环，所述主燃烧室氧化剂喷孔配置于外环。
6.根据权利要求1～5任一项所述的燃烧加热器，其特征在于：所述主燃烧室通过法兰与喷管相连。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111271733A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-12 | 北京航空航天大学 | 燃烧加热器 |
| CN111894738A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-06 | 北京航空航天大学 | 喷注装置、发动机及喷注装置设计方法 |
| CN113375894A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-10 | 北京航空航天大学 | 一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验*** |
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2018
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