专利名称：氢气定容压燃试验装置及其试验方法
技术领域：
本发明涉及一种氢气定容压燃试验装置及其试验方法，属于内燃机燃烧技术领域。
背景技术：
国内外现有的带隔板定容燃烧装置仅采用减小通孔直径的方式来阻隔上燃烧室火焰传播到下燃烧室。由于氢气的淬熄距离比较�。У绷勘仁鼻馄拇阆ň嗬敫切〉�0. 64mm。对于带隔板的定容燃烧装置，即使将通孔直径设为0. 5mm，在大火焰传播速度、 高温、高压条件下，氢氧火焰也会穿过通孔进入下燃烧室。另外，加工更小直径的通孔十分不易且成本高。这就使得即使在小通孔直径下，也很难保证压力从上燃烧室顺利传播到下燃烧室的同时，有效地阻隔氢氧火焰传播到下燃烧室。此外，现有的定容燃烧装置是通过在其表面布置加热装置来控制试验时的初始温度。这种加热方式加热效率低，易产生炽热点， 加热最高温度也较低。再者，现有的定容燃烧装置可视化窗口的密封只是依靠可视化视窗一端压紧密封垫片来达到密封效果，这种密封方式易出现气体泄漏；同时，几乎都直接利用螺栓强制把端盖压在可视化视窗上，这种方式易压碎可视化视窗；试验过程一般需要频繁拆卸可视化视窗来清洁其表面，但是频繁拆卸和安装容易导致密封垫片失效而经常更换， 也提高可视化视窗损坏几率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有定容燃烧弹加热、可视化视窗密封和保护、横隔板阻火方面的缺陷，提供一种可进行氢气压燃特性研究的定容压燃试验装置及其试验方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。一种氢气定容压燃试验装置，包括本体、横隔板、凹槽塞条、可视化视窗和加热棒。所述的本体为具有一定壁厚的中空圆柱形；其中空部分的两端与可视化视窗的外形一致，中间较细圆柱形部分形成燃烧室；燃烧室内壁设有两对凹槽，分别为第一凹槽和第二凹槽，用于放置凹槽塞条或横隔板；圆柱形本体壁四周布有多根加热棒安装通孔；本体壁外侧设稳态压力表安装孔、排气阀安装孔、真空表安装孔、上燃烧室温度传感器安装孔、压力传感器安装孔、下燃烧室温度传感器安装孔、空气进气阀安装孔、氢气进气阀安装孔各一个，分别与燃烧室相通，用于安装氢气定容压燃试验系统的辅助试验装置；本体外壁制作加热棒引出线布线槽，其内有多个引线引出孔；在本体外壁的顶部中心位置设与燃烧室连通的火花塞安装孔。所述圆柱形燃烧室的纵截面圆的面积要求满足在纹影法、高速摄影仪的可观测范围内。所述的横隔板上设有多个大小一样的通孔，通孔数目为位于横隔板中心的一个或在横隔板上均勻排列的N*N个。横隔板可放置在本体的第一凹槽或第二凹槽内，将燃烧室分为上燃烧室和下燃烧室；也可同时放置在两个凹槽内，以加强阻火效果。
所述的凹槽塞条包括两对，分别为第一凹槽塞条、第二凹槽塞条；在不装横隔板时，将两对凹槽塞条分别装入第一凹槽和第二凹槽，使燃烧室成为完整的圆柱形。凹槽塞条向着燃烧室的一面为半径等于圆柱形燃烧室半径的弧面。所述的可视化视窗包括具有相同结构的第一可视化视窗和第二可视化视窗。每个视窗结构包括端盖、光学玻璃、套筒和两个密封垫；端盖和套筒通过螺栓固定，光学玻璃的两端分别垫一个密封垫，紧压于端盖和套筒的中间，端盖的中间设有观察孔，以便测量火焰发展过程。所述的可视化视窗端盖与本体的连接端面上设有两道凹槽，本体与其连接端面上设有两道凸起棱，实现凹凸配合，加强密封效果。所述的加热棒沿本体圆周方向均分布，实现对容弹初始温度的控制；其数目以及单个加热功率由试验需达到的最高初始温度以及试验要求确定。上述各组成部分的连接关系为第一可视化视窗和第二可视化视窗分别封装于本体的两端，通过紧固螺栓固定在一起；多根加热棒安装于本体的加热棒安装通孔内；当进行氢气的压燃特性研究时，横隔板放置在本体的第一凹槽或第二凹槽或同时放置在两个凹槽内；当进行近壁面附近的氢氧火焰传播过程研究时，第一凹槽和第二凹槽内放置凹槽塞
^^ ο本发明的氢气定容压燃装置试验方法包括容弹加热方法、横隔板阻火通气方法、 燃烧废气排净方法。1、容弹加热方法的具体实现过程为步骤1，根据试验要求的最高初始温度，确定需要的电加热棒数目N和单个功率 Po；步骤2，根据试验的加热速度要求，选择电加热棒的工作个数η ；步骤3，将加热的目标温度Ttl输入与电加热棒相连的温控器，并接通η个均勻分布的电加热棒，开始加热；步骤4，加热过程中，观察上、下燃烧室温度传感器采得的温度值T1是否与设定值 T0相同，若高于T0停止加热；若低于T0继续加热，直到T1与T0相等。步骤5，停止电加热棒加热，开始氢气定容压燃试验。2、横隔板阻火通气方法包括两种实现方案第一种通过横隔板通孔与细小螺栓、平垫、铜丝配合使用来实现，具体过程为步骤1，将横隔板各通孔加装平垫并用细小螺栓穿过，另一端用螺母固定；步骤2，平垫和横隔板间加装细铜丝，并拧紧螺母；步骤3，将此横隔板插入第一凹槽或第二凹槽，并在定容燃烧弹内配制好特定当量比的氢气空气预混合气；步骤4，利用火花塞点火；当上燃烧室火焰传播到横隔板时，火焰并没有立即进入下燃烧室，而是在横隔板附近堆积；步骤5，上燃烧室火焰在横隔板处堆积到一定程度时，有很小部分火焰传播到下燃烧室，并且此火焰相对上燃烧室横隔板附近火焰以很慢的速度传播；步骤6，下燃烧室横隔板附近火焰传播极小距离后，下燃烧室氢气空气预混合物瞬间大面积燃烧。
此过程中，横隔板实现了阻火通气。第二种通过横隔板阻火通气方法通过横隔板通孔与细小螺栓、平垫、聚四氟垫片配合使用来实现，具体过程为步骤1，将横隔板各通孔加装平垫并用细小螺栓穿过，前后两端包装聚四氟垫片， 另一端用螺母固定；步骤2，螺母的拧紧力矩根据试验需要自行调节；步骤3，将此横隔板插入凹槽，并在定容燃烧弹内配制好特定当量比的氢气空气预混合气；步骤4，点火；当上燃烧室火焰传播到横隔板时，火焰并没有立即进入下燃烧室， 而是在横隔板附近堆积；步骤5，上燃烧室火焰在横隔板处堆积到一定程度时，始终没有火焰经过横隔板传播到下燃烧室；步骤6，下燃烧室氢气空气预混合物瞬间大面积燃烧。此过程中，横隔板实现了阻火通气。上述两种方案都可以通过调节所述细小螺栓的拧紧力矩来调节横隔板的阻火性能。细小螺栓拧紧力矩的调节原则是隔板中心拧紧力矩大些，隔板四周拧紧力矩小些，以进一步实现近端阻火、远端过气。3、燃烧废气排净方法的具体实现过程为步骤1，排气阶段打开实验系统的排气阀，燃烧室内的废气自由排出；步骤2，扫气阶段先关闭排气阀，打开空气进气阀向燃烧室内充入空气，之后打开排气阀进行扫气，扫气可以重复N次；步骤3，抽真空阶段通过真空泵对燃烧室抽真空，通过真空表监测燃烧室内的真空度，最终达到燃烧废气的排净。有益效果采用本发明带来的技术效果有1、本发明带隔板时，可以保证上燃烧室预混合物燃烧后产生的压力顺利传播到下燃烧室的同时，提高横隔板的阻火性能，进而利用下燃烧室进行氢气空气预混合物的压燃特性研究。2、本发明不带隔板时，可以利用其进行近壁面附近的氢氧火焰传播过程研究。3、采用本发明，容弹加热迅速、加热效率高、温升高、加热性能可靠、不影响系统美观、不产生内部炽热点。4、采用本发明在可视化视窗处改善密封性能，同时提高试验效率，保护可视化视窗。5、采用本发明的排气方法，可以排净容弹内燃烧后的废气。6、本发明主要用于对影响氢气定容燃烧的各种因素进行分析。
图1具体实施例中氢气定容压燃试验装置试验系统示意图；图2本发明的氢气定容压燃试验装置装配简7
图3具体实施例的氢气定容压燃试验装置本体主视图；图4具体实施例的氢气定容压燃试验装置本体A-A视图；图5具体实施例的氢气定容压燃试验装置本体俯视图；图6具体实施例的氢气定容压燃试验装置本体B视图；图具体实施方式
中第一凹槽塞条主视图；图8具体实施方式
中第一凹槽塞条侧视图；图9具体实施方式
中第二凹槽塞条主视图；图10具体实施方式
中第二凹槽塞条俯视图；图1具体实施方式
中二十五孔横隔板主视图；图1具体实施方式
中二十五孔横隔板C-C视图；图1具体实施方式
中二十五孔横隔板、螺栓、铜丝配合使用，横隔板主视图；图1具体实施方式
中二十五孔横隔板、螺栓、铜丝配合使用，横隔板D-D视图；图1具体实施方式
中二十五孔横隔板、螺栓、聚四氟垫片配合使用，横隔板主视图；图1具体实施方式
中二十五孔横隔板、螺栓、聚四氟垫片配合使用，横隔板E-E视图；图1具体实施方式
中氢气定容压燃试验装置端盖主视图；图18具体实施方式
中氢气定容压燃试验装置端盖F-F视图；图19具体实施方式
中氢气定容压燃试验装置本体立体图；图20具体实施方式
中氢气定容压燃试验装置试验过程流程图；图具体实施方式
中氢气定容压燃试验装置试验方案7的结果图。标号说明1-本体；2-横隔板；3-稳态压力表；4-排气阀；5-火花塞；6_真空表；7_上燃烧室温度传感器；8-空气进气阀；9-氢气进气阀；10-隔热材料；11-基座；12-加热棒；13-压力传感器；14-温控器；15-电荷放大器；16-记忆示波器；17-高速摄影仪；18-时序控制电路；19-计算机；20-点火系统；21-精密压力表；22-低压阀；23-低压表；24-减压阀； 25-高压表；26-高压阀；27—氢气瓶；28-空气瓶；29-真空泵；30-套筒；31-端盖；32-第一可视化视窗；33-第二可视化视窗；34-光学玻璃；35-观察孔；36-下燃烧室；37-上燃烧室；38-第一凹槽；39-第二凹槽；40-下燃烧室温度传感器安装孔；41-排气阀安装孔； 42-火花塞安装孔；43-稳态压力表安装孔；44-加热棒安装通孔；45-压力传感器安装孔； 46-螺栓孔；47-端盖紧固螺栓；48-加热棒引出线布线槽；49-引线引出孔；50-真空表安装孔；51-上燃烧室温度传感器安装孔；52-空气进气阀安装孔；53-氢气进气阀安装孔； 54-本体底座固定螺栓孔；55-横隔板通孔；56-细小螺栓；57-铜丝；58-平垫；59-螺母； 60-聚四氟垫片；61-端盖通孔；62-端盖螺纹孔；63-容弹密封环槽。
具体实施例方式为了更好地说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实施例对本发明内容作进
一步说明。基于本发明装置的特点，主要有两种实施方式。第一、加凹槽塞条时，利用本装置进行近壁面附近的氢氧火焰传播过程研究；第二、加横隔板时，利用本装置进行氢气的压燃特性研究，其中，可以根据试验需要选用不同的横隔板(通孔数量不同、通孔直径不同、阻火方式不同等)。基于本装置的结构特点，本装置通过简单改装(在容弹底部打一通孔)即可以轻易实现中心电极点火，以研究氢气的层流燃烧特性。下面结合图1-图20详细说明本发明的技术方案。本实施例的氢气定容压燃试验装置如图2所示，在本体1的内壁设置有第一凹槽 38、第二凹槽39，间距为20mm。不带横隔板试验时第一凹槽塞条(如图7和图8所示)对应插入第一凹槽38、第二凹槽塞条(如图9和图10所示)对应插入第二凹槽39。带横隔板试验时，横隔板2可放置在第一凹槽38或第二凹槽39内，将燃烧室分为上燃烧室37和下燃烧室36两部分，横隔板2上设有通孔55 ；在本体1两端布有12根加热棒安装通孔44， 如图3所示；本体外壁在第一可视化视窗32 —侧设有加热棒引出线布线槽48，如图4所示； 本体外壁上还设有稳态压力表安装孔43 (左上前端)、排气阀安装孔41 (左上后端)、真空表安装孔50 (右上前端)、上燃烧室温度传感器安装孔51 (右上后端)、压力传感器安装孔 45 (左下前端)、下燃烧室温度传感器安装孔40 (左下后端)、空气进气阀安装孔52 (右下前端)、氢气进气阀安装孔53 (右下后端)，分别与燃烧腔连通；在本体1的顶部中心位置设置有火花塞安装孔42，火花塞安装孔42与上燃烧室37连通，如图5、图6和图19所示。本体1分别和第一可视化视窗32、第二可视化视窗33通过紧固螺栓47固定。针对光学玻璃 34 (一般为高成本的石英玻璃)需要频繁拆卸、清洗、易碎，将光学玻璃34封装在套筒30和端盖31内，与端盖31(如图17)整体进行拆卸，以提高试验效率、保护可视化视窗。整体燃烧腔为Φ IOOmmX IOOmm圆柱形，容弹外形尺寸为Φ 257mmX 208mm。加热棒12采用每根加热功率为500W的电加热棒，12根电加热棒可将容弹加热至 300°C 400°C。温度传感器采用K型温度传感器。所述横隔板2上通孔55的数目为N*N个，可以根据试验需要选择不同的孔径。当通孔55的数目为5*5个时，横隔板阻火方案A (如图11)，减小横隔板通孔55直径阻火。横隔板阻火方案B(如图13)，横隔板通孔55与细小螺栓56、平垫58、铜丝57配合使用阻火 各通孔55加装平垫58并用细小螺栓56穿过，另一端用螺母59固定，平垫58和横隔板2 间加装细铜丝57。横隔板阻火方案C(如图15)，横隔板通孔55与细小螺栓56、平垫58、聚四氟垫片60配合使用阻火各通孔55加装平垫58并用细小螺栓56穿过，另一端用螺母59 固定，前后两端包装聚四氟垫片60，细小螺栓56的拧紧力矩根据试验需要自行调节。本实施例的试验中横隔板2上通孔55的数目为11*11个。利用本实施例制作的氢气定容压燃试验装置进行如下试验，测试系统的硬件连接图如图1所示。在进气部分分别设置氢气进气阀9和空气进气阀8，氢气、空气进气阀与各自相应的低压阀22、减压阀M、高压阀沈、储气瓶(包括空气瓶观、氢气瓶27)相连，在高压阀沈出口装有高压表25，以监测储气瓶出口压力；在减压阀M出口装有低压表23，以监测减压后气体的压力；在进气阀入口处装有精密压力表21，以监测燃烧室内的进气量；通过调节减压阀M，控制燃烧室内的进气量。通过稳态压力表3、真空表6，监测容弹内预混合物的初始压力。通过调节空气、氢气进气量配置不同当量比的预混合物。在本体1的顶部中心位置设置有火花塞5，并与点火系统20相连接。在本体1的右上部后端装有上燃烧室温度传感器7，以监测上燃烧室预混合物的初始温度。在本体1的左下部后端装有下燃烧室温度传感器，以监测下燃烧室预混合物的初始温度。通过两个温度传感器的配合使用，实现整个燃烧室内预混合物初始温度分布均勻。在本体1的内壁沿圆周方向均布12根电加热棒12，以对弹体加热。12根加热棒通过引出线与温控器14连接。在12根加热棒中，通过选择加热棒工作的个数和分布，可以控制加热的速度以及加热的最高温度。通过温度传感器的反馈信号可以控制加热棒对容弹的加热情况。在本体1的左下部前端设置有压力传感器13，并与电荷放大器15相连，通过记忆示波器16实时采集燃烧室内的燃烧压力数值。在本体1的前后端面都有可视化视窗。在本体1的前部设置有高速摄影仪17，并与计算机19相连以采集纹影图像，其主要作用是实时记录燃烧室内的火焰传播情况。记忆示波器16、高速摄影仪17、点火系统20与时序控制电路18相连，以协调配合各部分的工作时序。该定容燃烧试验系统通过排气、扫气、抽真空三步来排净燃烧室内的废气。在排气部分打开排气阀4，排气阶段废气自由排出；扫气阶段，先关闭排气阀4，打开空气进气阀8 向燃烧室内充入空气，之后打开排气阀4进行扫气，扫气可以重复N次；抽真空阶段，通过真空泵四将燃烧室抽真空，通过真空表6监测燃烧室内的真空度。该装置的工作过程如图20所示；1、在燃烧室内部加第一凹槽塞条、第二凹槽塞条时，燃烧室为顶部点火的统一燃烧室，可用来研究氢气空气预混合物在壁面附近的火焰发展情况。1)关闭排气阀4，通过空气减压阀M调节空气压力，打开空气进气阀8向燃烧室充入空气，当燃烧室内的空气压力达到要求后，关闭空气进气阀8。燃烧室内的压力通过稳态压力表3测得。打开排气阀4，排出燃烧室内气体。重复以上步骤N次，完成扫气过程。2)通过真空泵四将燃烧室内抽真空。通过真空表6测得燃烧室内真空度。3)进气阶段包括空气充入阶段和氢气充入阶段。通过减压阀M调节空气压力， 打开空气进气阀8向燃烧室充入空气，当燃烧室内的空气压力达到试验要求后，关闭空气进气阀8。燃烧室内的空气分压通过稳态压力表3测得。氢气充入过程和空气充入过程相同。燃烧室内的空气-氢气总压通过稳态压力表3测得。4)混合气充好后，即可通过点火系统20触发火花塞5点火，同时时序控制电路18 启动高速摄影仪17和记忆示波器16。高速摄影仪17通过纹影法将燃烧室内的火焰传播过程记录下来，压力传感器13测量燃烧室内的压力值。5)燃烧室内的混合气完全燃烧后，打开排气阀4排气。进行若干次扫气后，启动真空泵排净燃烧室内混合气。如果需要进行高温下的试验，在步骤1)前需要对容弹加热。通过温控器14设定目标温度，温度传感器实时监测燃烧室内的温度反馈给温控器，如果温度小于目标温度，温控器自动给电加热棒12供电，直到达到目标温度。2、在燃烧室内加横隔板2时，燃烧室为顶部火花塞点火的分割式燃烧室。横隔板安装位置可调，横隔板上孔的直径及数目可选，可通过实施多种试验方案进行氢气空气预混合物的压燃特性研究、氢气的淬熄特性研究。
1)同不带隔板时一样，试验前需要对容弹进行扫气、抽真空，以排净容弹内的杂质气体。2)同不带横隔板时的充气方法一样。通过调节氢气、空气的分压来配制不同当量比的氢气空气预混合物。3)混合气充好五分钟后，即可通过火花塞5点燃上燃烧室37内的混合气。经过很短时间后，火焰前锋到达横隔板2，根据选择的横隔板2方案，阻火方式会有不同结果一、 火焰通过横隔板上的小孔，产生射流效应，快速引燃下燃烧室36内的均质混合气；二、极小部分火焰通过横隔板上的小孔进入下燃烧室缓慢传播，压力传播到下燃烧室36对未燃均质混合气进行压缩，下燃烧室36内的均质混合气被压燃；三、无来自上燃烧室37的火焰进入下燃烧室36，压力传播到下燃烧室36对未燃均质混合气进行压缩，下燃烧室36内的均质混合气被压燃。燃烧室内火焰传播过程使用高速摄影仪17通过纹影法拍摄下来，同时使用压力传感器13测量燃烧室内的压力值。4)上、下燃烧室内的混合气完全燃烧后，打开排气阀4排气。进行若干次扫气后， 启动真空泵排净燃烧室内混合气。如果需要进行高温下的试验，在步骤1)前需要对容弹加热。加热方法同不带隔板时的加热方法一样。根据本装置自身特点及所要进行的研究，选择混合气的初始温度、初始压力、当量燃空比、隔板位置、隔板数量、隔板阻火方法、通孔数量、通孔直径作为本试验例的参数变化量，从而设计出本试验例的试验方案如表1所示表1隔板阻火方法
权利要求
1.氢气定容压燃试验装置，其特征在于包括本体、横隔板、凹槽塞条、可视化视窗和加热棒；所述的本体为具有一定壁厚的中空圆柱形；其中空部分的两端与可视化视窗的外形一致，中间较细圆柱形部分形成燃烧室；燃烧室内壁设有两对凹槽，分别为第一凹槽和第二凹槽，用于放置凹槽塞条或横隔板；圆柱形本体壁四周布有多根加热棒安装通孔；在本体外壁的顶部中心位置设与燃烧室连通的火花塞安装孔；所述的横隔板上设有多个大小一样的通孔；所述的凹槽塞条包括第一凹槽塞条、第二凹槽塞条；在不装横隔板时，将第一凹槽塞条、第二凹槽塞条分别装入第一凹槽和第二凹槽，使燃烧室成为完整的圆柱形；所述的可视化视窗包括具有相同结构的第一可视化视窗和第二可视化视窗；所述的加热棒沿本体圆周方向均分布，实现对容弹初始温度的控制；上述各组成部分的连接关系为第一可视化视窗和第二可视化视窗分别封装于本体的两端，通过紧固螺栓固定在一起；多根加热棒安装于本体的加热棒安装通孔内；当进行氢气的压燃特性研究时，横隔板放置在本体的第一凹槽或第二凹槽或同时放置在两个凹槽内；当进行近壁面附近的氢氧火焰传播过程研究时，第一凹槽和第二凹槽内放置凹槽塞条。
2.根据权利要求1所述的氢气定容压燃试验装置，其特征在于所述本体的圆柱形燃烧室的纵截面圆的面积要求满足在纹影法、高速摄影仪的可观测范围内。
3.根据权利要求1所述的氢气定容压燃试验装置，其特征在于所述的本体壁外侧设稳态压力表安装孔、排气阀安装孔、真空表安装孔、上燃烧室温度传感器安装孔、压力传感器安装孔、下燃烧室温度传感器安装孔、空气进气阀安装孔、氢气进气阀安装孔各一个，分别与燃烧室相通，用于安装氢气定容压燃试验系统的辅助试验装置；本体外壁制作加热棒引出线布线槽，其内有多个引线引出孔。
4.根据权利要求1所述的氢气定容压燃试验装置，其特征在于所述的横隔板通孔数目为位于横隔板中心的一个或在横隔板上均勻排列的N*N个；横隔板可放置在本体的第一凹槽或第二凹槽内，将燃烧室分为上燃烧室和下燃烧室；也可同时放置在两个凹槽内。
5.根据权利要求1所述的氢气定容压燃试验装置，其特征在于所述的凹槽塞条向着燃烧室的一面为半径等于圆柱形燃烧室半径的弧面。
6.根据权利要求1所述的氢气定容压燃试验装置，其特征在于所述的可视化视窗结构包括端盖、光学玻璃、套筒和两个密封垫；端盖和套筒通过螺栓固定，光学玻璃的两端分别垫一个密封垫，紧压于端盖和套筒的中间，端盖的中间有观察孔。
7.根据权利要求1所述的氢气定容压燃试验装置，其特征在于所述的可视化视窗端盖与本体的连接端面上有两道凹槽，本体与其连接端面上有两道凸起棱，实现凹凸配合。
8.根据权利要求1所述的氢气定容压燃试验装置，其特征在于所述的加热棒数目以及单个加热功率由试验需达到的最高初始温度以及试验要求确定。
9.氢气定容压燃装置试验方法，其特征在于包括容弹加热方法、横隔板阻火通气方法、燃烧废气排净方法；所述容弹加热方法的具体实现过程为步骤1，根据试验要求的最高初始温度，确定需要的电加热棒数目N和单个功率Ptl ；步骤2，根据试验的加热速度要求，选择电加热棒的工作个数η ；步骤3，将加热的目标温度Ttl输入与电加热棒相连的温控器，并接通η个均勻分布的电加热棒，开始加热；步骤4，加热过程中，观察上、下燃烧室温度传感器采得的温度值T1是否与设定值Ttl相同，若高于Ttl停止加热；若低于Ttl继续加热，直到T1与Ttl相等； 步骤5，停止电加热棒加热，开始氢气定容压燃试验； 所述横隔板阻火通气方法包括两种实现方案第一种通过横隔板通孔与细小螺栓、平垫、铜丝配合使用来实现，具体过程为 步骤1，将横隔板各通孔加装平垫并用细小螺栓穿过，另一端用螺母固定； 步骤2，平垫和横隔板间加装细铜丝，并拧紧螺母；步骤3，将此横隔板插入第一凹槽或第二凹槽，并在定容燃烧弹内配制好特定当量比的氢气空气预混合气；步骤4，利用火花塞点火；当上燃烧室火焰传播到横隔板时，火焰并没有立即进入下燃烧室，而是在横隔板附近堆积；步骤5，上燃烧室火焰在横隔板处堆积到一定程度时，有很小部分火焰传播到下燃烧室，并且此火焰相对上燃烧室横隔板附近火焰以很慢的速度传播；步骤6，下燃烧室横隔板附近火焰传播极小距离后，下燃烧室氢气空气预混合物瞬间大面积燃烧；此过程中，横隔板实现了阻火通气；第二种通过横隔板阻火通气方法通过横隔板通孔与细小螺栓、平垫、聚四氟垫片配合使用来实现，具体过程为步骤1，将横隔板各通孔加装平垫并用细小螺栓穿过，前后两端包装聚四氟垫片，另一端用螺母固定；步骤2，螺母的拧紧力矩根据试验需要自行调节；步骤3，将此横隔板插入凹槽，并在定容燃烧弹内配制好特定当量比的氢气空气预混合气；步骤4，点火；当上燃烧室火焰传播到横隔板时，火焰并没有立即进入下燃烧室，而是在横隔板附近堆积；步骤5，上燃烧室火焰在横隔板处堆积到一定程度时，始终没有火焰经过横隔板传播到下燃烧室；步骤6，下燃烧室氢气空气预混合物瞬间大面积燃烧； 此过程中，横隔板实现了阻火通气； 所述燃烧废气排净方法的具体实现过程为步骤1，排气阶段打开实验系统的排气阀，燃烧室内的废气自由排出； 步骤2，扫气阶段先关闭排气阀，打开空气进气阀向燃烧室内充入空气，之后打开排气阀进行扫气，扫气可以重复N次；步骤3，抽真空阶段通过真空泵对燃烧室抽真空，通过真空表监测燃烧室内的真空度，最终达到燃烧废气的排净。
10.根据权利要求9所述的氢气定容压燃装置试验方法，其特征在于所述横隔板阻火通气方法的两种方案都可以通过调节细小螺栓的拧紧力矩来调节横隔板的阻火性能，其调节原则是隔板中心拧紧力矩大，隔板四周拧紧力矩小。
全文摘要
本发明涉及一种氢气定容压燃试验装置及其试验方法，属于内燃机燃烧技术领域。本装置包括本体、横隔板、凹槽塞条、可视化视窗和加热棒；两个可视化视窗分别封装于本体的两端，通过紧固螺栓固定在一起；多根加热棒安装于本体的加热棒安装通孔内；当进行氢气的压燃特性研究时，横隔板放置在本体的第一凹槽或第二凹槽或同时放置在两个凹槽内；当进行近壁面附近的氢氧火焰传播过程研究时，第一凹槽和第二凹槽内放置凹槽塞条。本试验方法包括容弹加热方法、横隔板阻火通气方法、燃烧废气排净方法。采用本发明，容弹加热迅速、加热效率高、温升高、加热性能可靠、不影响系统美观、不产生内部炽热点，密封性能好。
文档编号G01M15/04GK102169058SQ20111000641
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者刘兴华, 刘福水, 樊志强, 王汝维, 酒建刚 申请人:北京理工大学
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