1.一种用于氨气射流火焰研究的实验装置,其特征在于,实验装置包括:
用于提供氨气的液氨供气系统(1);
与液氨供气系统(1)相连接的缓冲系统(3),所述缓冲系统(3)用于对液氨供气系统(1)输出的氨气进行缓存;
与缓冲系统(3)相连接的射流系统(4),所述射流系统(4)用于将缓冲系统(3)中所缓存的氨气向外喷射,并对氨气射流方向进行控制;
用于对射流系统(4)所喷射的氨气进行点燃的点火系统(5),形成氨气燃烧火焰;
用于采集氨气燃烧火焰数据的数据测量系统(6);
所述缓冲系统(3)包括调压阀(31)、取压管(32)、缓冲罐(33);
所述调压阀(31)设置在缓冲罐(33)的进气管路上,通过取压管(32)获取缓冲罐(33)内的压力,根据缓冲罐(33)内的压力控制缓冲罐(33)的进气流量;若缓冲罐(33)内的压力高于预设值,则调压阀(31)减小进气流量;若缓冲罐(33)内的压力低于预设值,则调压阀(31)增大进气流量;
所述液氨供气系统(1)包括沿气体传输方向依次连接的液氨供气瓶组(11)、氨气供气管(12)、第一截止阀(13)、第一减压阀(14)、第一单向阀(15);所述液氨供气瓶组(11)内的液氨储存压力高于常温条件下氨气的液化压力,第一截止阀(13)打开后,液氨供气瓶组(11)内的液氨膨胀汽化,氨气依次经氨气供气管(12)、第一截止阀(13)、第一减压阀(14)、第一单向阀(15)输出。
2.根据权利要求1所述的一种用于氨气射流火焰研究的实验装置,其特征在于,所述射流系统(4)包括射流支管(43)、第一电磁阀(44)、旋转接头(45)、氨气喷嘴(46);
所述缓冲系统(3)的出气管路与射流支管(43)的输入端相连接;所述射流支管(43)的输出端沿气体传输方向依次连接旋转接头(45)和氨气喷嘴(46),所述旋转接头(45)用于控制氨气喷嘴(46)的出口方向,即控制氨气射流方向;所述氨气喷嘴(46)的出口口径可调节,用于喷射不同射流口径的氨气;所述射流支管(43)上设有第一电磁阀(44)。
3.根据权利要求2所述的一种用于氨气射流火焰研究的实验装置,其特征在于,所述射流系统(4)还包括放空支管(47);
所述缓冲系统(3)的出气管路通过第二三通(42)分别与射流支管(43)的输入端和放空支管(47)的输入端相连接;所述放空支管(47)的输出端沿气体传输方向依次连接一级水箱(49)、水箱连接管(410)、二级水箱(411)、排放管(412)、第三三通(413)、放空阀(414);所述放空支管(47)的输出端插入一级水箱(49)的底部;所述一级水箱(49)的顶部空余部分通过水箱连接管(410)连通至二级水箱(411)的底部;所述排放管(412)的输入端插入二级水箱(411)的顶部空余部分;所述排放管(412)的输出端通过第三三通(413)分别连接放空阀(414)和管路氨浓度传感器(65);所述放空支管(47)上设有第二电磁阀(48);
所述放空支管(47)用于排放实验装置内的氨气,并利用一级水箱(49)和二级水箱
(411)对所排放的氨气进行溶解。
4.根据权利要求1所述的一种用于氨气射流火焰研究的实验装置,其特征在于,所述点火系统(5)包括甲烷供气瓶组(51)和电火花点火器(57);
所述甲烷供气瓶组(51)与甲烷供气管(52)的输入端相连接,所述甲烷供气管(52)的输出端沿气体传输方向依次连接第三截止阀(53)、第三减压阀(54)、第三单向阀(55)、甲烷喷嘴(56),用于喷射甲烷;所述电火花点火器(57)用于对甲烷喷嘴(56)喷射出甲烷进行点燃,形成甲烷喷射火,点燃所述射流系统(4)喷射出的氨气。
5.根据权利要求1所述的一种用于氨气射流火焰研究的实验装置,其特征在于,所述数据测量系统(6)包括:与缓冲系统(3)相连接的压力传感器(61)和温度传感器(62),分别用于测量缓冲系统(3)中缓存氨气的压力和温度;
沿氨气射流轴线上布置的若干个热电偶(63),用于测量氨气燃烧火焰的温度;
位于氨气燃烧火焰旁侧且平行于氨气射流轴线方向布置的若干个辐射热流计(64),用于测量氨气燃烧火焰的热辐射;
布置在环境中的空间氨浓度传感器(66),用于测量环境中的氨气浓度;
布置在氨气燃烧火焰旁侧的摄像机(67),所述摄像机(67)的拍摄方向垂直于氨气射流方向,用于拍摄氨气燃烧火焰的形态。
6.根据权利要求1所述的一种用于氨气射流火焰研究的实验装置,其特征在于,实验装置还包括:用于提供氮气的氮气吹扫系统(2);所述氮气吹扫系统(2)的输出端和液氨供气系统(1)的输出端通过第一三通(16)相连接后,再通过输气管(17)与缓冲系统(3)相连接;
所述氮气吹扫系统(2)包括沿气体传输方向依次连接的氮气供气瓶组(21)、氮气供气管(22)、第二截止阀(23)、第二减压阀(24)、第二单向阀(25);所述液氨供气系统(1)与氮气吹扫系统(2)不同时开启,在实验过程中液氨供气系统(1)开启,氮气吹扫系统(2)关闭,在实验结束后液氨供气系统(1)关闭,氮气吹扫系统(2)开启,利用氮气对实验装置内残余的氨气进行吹扫。
7.根据权利要求1所述的一种用于氨气射流火焰研究的实验装置,其特征在于,实验装置还包括:用于吸收环境中氨气的水喷淋系统(7);所述水喷淋系统包括喷淋水箱(71)、定量水泵(72)、送水管(73)和围绕实验区域布置的喷淋台架(74);所述定量水泵(72)将喷淋水箱(71)中储存的水通过送水管(73)输送至喷淋台架(74),所述喷淋台架(74)围绕实验区域喷水,用于隔绝并溶解实验区域环境中残余的氨气。
8.根据权利要求1所述的一种用于氨气射流火焰研究的实验装置,其特征在于,缓冲系统(3)中氨气的压力达到预设值后,射流系统(4)将缓冲系统(3)中所缓存的氨气向外喷射,喷射过程中维持输入缓冲系统(3)中氨气的流量,恒定缓冲系统(3)中氨气的压力,利用点火系统(5)对射流系统(4)所喷射的氨气点燃,进行氨气恒压射流的燃烧实验;
或者,缓冲系统(3)中氨气的压力达到预设值后,射流系统(4)将缓冲系统(3)中所缓存的氨气向外喷射,喷射过程中停止向缓冲系统(3)输入氨气,利用点火系统(5)对射流系统(4)所喷射的氨气点燃,进行氨气泄放射流的燃烧实验。