1.本发明属于燃料技术领域，具体涉及一种燃料燃烧性能测试装置。
背景技术：2.航空燃料含多种碳氢组分，不同生产批次的航空燃料组分与性能也略有差异。航空燃料在全飞行包线内能够稳定燃烧，是航空发动机提供动力的重要保证，也是影响飞行安全性的重要因素，因此，需要对航空燃料的燃烧性能进行测试。
3.航空燃料燃烧性能主要包括点熄火性能、热点温度、排放性能、火焰传播速度等。如果采用航空发动机燃烧室或航空发动机测试航空燃料的燃烧性能，其不仅用油量大，而且燃烧室结构、环境影响显著，难于捕捉到燃料引起的燃烧性能的变化。因此，如何在降低燃料用量的基础上精准评价航空燃料的燃烧性能，是需要解决的问题。
技术实现要素：4.本发明提供一种燃料燃烧性能测试装置，以解决如何在降低燃料用量的基础上精准评价航空燃料的燃烧性能的问题。
5.为了解决或者一定程度上改善上述技术问题，根据本发明一方面，提供一种燃料燃烧性能测试装置，包括：
6.燃料预蒸发单元、空气预加热单元、预混合蒸发单元以及燃烧测试单元；
7.所述燃料预蒸发单元用于将待测燃料蒸发为燃料蒸汽；
8.所述空气预加热单元用于将空气进行加热；
9.所述预混合蒸发单元用于将加热后的空气与所述燃料蒸汽进行混合；
10.所述燃烧测试单元用于对混合后的空气和燃料蒸汽进行点燃后、对所述待测燃料的燃烧性能进行测试，获得所述待测燃料的燃烧性能参数。
11.在一些实施方式中，所述预混合蒸发单元包括：预混合蒸发腔室、空气输入管道、燃料蒸汽输入管道、以及混合气体输出管道；所述空气输入管道通入所述预混合蒸发腔室的端部位置处设置有空气旋流器，所述燃料蒸汽输入管道通入所述预混合蒸发腔室的端部位置处设置有燃料蒸汽旋流器，所述预混合蒸发腔室内设置有混合旋流器；
12.所述将加热后的空气与所述燃料蒸汽进行混合，包括：加热后的空气通过所述空气输入管道输入所述预混合蒸发腔室，所述燃料蒸汽通过所述燃料蒸汽输入管道输入所述预混合蒸发腔室，在所述空气旋流器、所述燃料蒸汽旋流器以及所述混合旋流器的作用下，所述加热后的空气与所述燃料蒸汽在所述预混合蒸发腔室内进行混合。
13.在一些实施方式中，所述燃烧测试单元包括用于对所述待测燃料的火焰传播速度进行测试的火焰传播速度测试子单元，所述火焰传播速度测试子单元包括发光源、凹面反射镜以及图像摄取装置，所述待测燃料被点燃后的火焰设置于所述凹面反射镜与所述图像摄取装置之间，所述发光源用于对所述火焰进行照射后、形成被所述凹面反射镜反射至所述图像摄取装置的反射光线，所述图像摄取装置用于摄取所述反射光线，以获得层流火焰
图像。
14.在一些实施方式中，所述燃烧测试单元包括用于对上述待测燃料的点火边界和熄火边界进行测量的点熄火边界测量子单元。
15.在一些实施方式中，所述点火边界和熄火边界包括如下中的至少一种：
16.不同燃料蒸汽流速对应的点火边界和熄火边界；
17.不同预混合温度对应的点火边界和熄火边界；
18.不同燃料类型对应的点火边界和熄火边界。
19.在一些实施方式中，所述燃烧测试单元包括用于对所述待测燃料的不同位置火焰温度进行测量的热点温度测量子单元，所述热点温度测量子单元包括：针对火焰前沿锋面定位设置的热点采样点。
20.在一些实施方式中，所述燃烧测试单元包括用于对所述待测燃料的排放性能进行测试的排放性能测试子单元。
21.在一些实施方式中，所述空气预加热单元设置有用于对空气进行导热的导热瓷球。
22.在一些实施方式中，所述装置还包括：测试环境保持单元，用于在对所述待测燃料的燃烧性能进行测试前，调整所述燃料燃烧性能测试装置的外部环境维持在预设测试状态。
23.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
24.本发明提供的燃料燃烧性能测试装置，包括：燃料预蒸发单元、空气预加热单元、预混合蒸发单元以及燃烧测试单元；燃料预蒸发单元用于将待测燃料蒸发为燃料蒸汽；空气预加热单元用于将空气进行加热；预混合蒸发单元用于将加热后的空气与燃料蒸汽进行混合；燃烧测试单元用于对混合后的空气和燃料蒸汽进行点燃后、对待测燃料的燃烧性能进行测试，获得待测燃料的燃烧性能参数。该装置中，通过预混合蒸发单元将加热后的空气与燃料蒸汽进行混合，可扩大待测燃料的燃烧稳定区域，消除了物理混合引起的燃烧性能的变化，例如，消除由于掺混和蒸发导致的燃烧性能的变化，能够清晰分辨燃料性能差异导致的点熄火性能、热点温度、排放性能、火焰传播速度等参数的变化，在降低降低燃料用量的基础上，能够精准评价航空燃料的燃烧性能。
25.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
26.图1为本技术实施例提供的燃料燃烧性能测试装置的示意图；
27.图2是本技术实施例提供的预混合蒸发单元的刨面图；
28.图3是本技术实施例提供的层流火焰图像摄取场景的示意图；
29.图4是本技术实施例提供热点、排放测试场景的示意图。
30.附图标注：
31.燃料预蒸发单元10、空气预加热单元11、预混合蒸发单元12、燃烧测试单元13、预混合蒸发腔室121、空气输入管道122、燃料蒸汽输入管道123、混合气体输出管道124、空气
旋流器125、燃料蒸汽旋流器126、混合旋流器127
具体实施方式
32.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的用户身份认证方法的具体实施方式及其功效，详细说明如后。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。
34.针对燃料的燃烧性能测试场景，为了在降低燃料用量的基础上精准评价航空燃料的燃烧性能，本技术提供了一种燃料燃烧性能测试装置。以下提供实施例对该装置进行详细说明。
35.图1为本技术实施例提供的燃料燃烧性能测试装置的示意图，图2是本技术实施例提供的预混合蒸发单元的刨面图；图3是本技术实施例提供的层流火焰图像摄取场景的示意图；图4是本技术实施例提供热点、排放测试场景的示意图。以下结合图1、图2、图3、图4对本实施例提供的燃料燃烧性能测试装置进行详细描述。以下描述所涉及的实施例是用来解释说明方法原理，不是实际使用的限定。
36.如图1所示，本技术实施例提供的燃料燃烧性能测试装置包括燃料预蒸发单元10、空气预加热单元11、预混合蒸发单元12以及燃烧测试单元13；
37.所述燃料预蒸发单元10用于将待测燃料蒸发为燃料蒸汽；在本实施例中，燃料预蒸发单元10可以包括微量注射泵、燃油加热炉、燃油温度控制器、氮气吹扫部等。微量注射泵控制待测燃料流量，使待测燃料进入燃油加热炉后蒸发气化至指定温度，针对燃油蒸汽设置单向阀，防止其回流。氮气吹扫部用于清除燃油加热炉内部的残余燃油。例如，待测燃料流量可控制在0.03
–
3g/min(精度0.008g/min)，待测燃料加热温度《450℃，功率可以为1.5kw，温度控制精度可以为1℃。
38.上述空气预加热单元11用于将空气进行加热。在本实施例中，空气预加热单元可以包括空气泵、空气调节阀、质量流量计、空气加热炉、空气温度控制器等。空气泵用于将空气压缩，通过空气调节阀、质量流量计可控制进入空气加热炉的空气压力和流量，并将其加热至指定温度。例如，空气流量可设置为0.8-45g/min，控制精度可设置为0.05g/min(0.06l/min)，加热温度《500℃，温度控制精度可以为1℃，功率设置为3kw，耐压设置为3mpa。
39.在本实施例中，空气预加热单元11设置有用于对空气进行导热的导热瓷球，其不仅可快速提高空气温度，还可形成稳定的气流输运。
40.所述预混合蒸发单元12用于将加热后的空气与所述燃料蒸汽进行混合；在本实施例中，如图2所示，图2是预混合蒸发单元12的刨面图所述预混合蒸发单元12包括：预混合蒸发腔室121、空气输入管道122、燃料蒸汽输入管道123、以及混合气体输出管道124；所述空气输入管道122通入所述预混合蒸发腔室121的端部位置处设置有空气旋流器125，所述燃料蒸汽输入管道通入所述预混合蒸发腔室的端部位置处设置有燃料蒸汽旋流器126，所述预混合蒸发腔室内设置有混合旋流器127；
41.对应的，上述将加热后的空气与所述燃料蒸汽进行混合，具体可以是指：加热后的空气通过所述空气输入管道122输入所述预混合蒸发腔室121，所述燃料蒸汽通过所述燃料蒸汽输入管道123输入所述预混合蒸发腔室121，在所述空气旋流器125、所述燃料蒸汽旋流器126以及所述混合旋流器127的作用下，所述加热后的空气与所述燃料蒸汽在所述预混合蒸发腔室121内进行混合。通过该种设置，可促进燃料蒸汽与空气的混合，扩大燃烧稳定区域，消除物理混合引起的燃烧性能的变化。
42.所述燃烧测试单元13用于对混合后的空气和燃料蒸汽进行点燃后、对所述待测燃料的燃烧性能进行测试，获得所述待测燃料的燃烧性能参数。在本实施例中，所述燃烧测试单元13包括用于对所述待测燃料的火焰传播速度进行测试的火焰传播速度测试子单元，所述火焰传播速度测试子单元包括发光源、凹面反射镜以及图像摄取装置，所述待测燃料被点燃后的火焰设置于所述凹面反射镜与所述图像摄取装置之间，所述发光源用于对所述火焰进行照射后、形成被所述凹面反射镜反射至所述图像摄取装置的反射光线，所述图像摄取装置用于摄取所述反射光线，以获得层流火焰图像。
43.上述对待测燃料的火焰传播速度进行测试，具体可以是指：获得层流火焰图像后，将该层流火焰图像转换为二维的灰度图像，获得其边缘曲线信息，基于该曲线上的线性区段的气流速度ui与θi(气流速度与各点火焰锋面法线的夹角)，采用余弦定理获得火焰传播速度si(si＝ui
·
cosθi)，并对线性区段各点的火焰传播速度取平均值，得到待测燃料的层流火焰传播速度。
44.所述燃烧测试单元13还包括用于对上述待测燃料的点火边界和熄火边界进行测量的点熄火边界测量子单元。点火边界和熄火边界具体指油气当量比的范围，点熄火边界测量子单元的具体工作过程通过如下示例进行说明：保持环境温度与通风，待测燃料通过燃料预蒸发单元10(温度200℃-450℃)形成稳定的燃油蒸汽，其与热空气(温度200℃-450℃)分别引入到预混预蒸发混合腔充分混合蒸发(200℃-450℃)，燃油蒸汽与热空气的混合气体流入本生灯圆管燃烧器，圆管出口处油气预混燃气稳定。保持燃油流量不变，将空气流量调至预设的油气当量比，然后缓慢降低空气流量，在此同时进行点火，针对每个预设的空气流量值可点火预定次数，并基于点火成功与否调整空气流量，以得到相应的点火边界和熄火边界，例如，将空气流量调至油气当量比1.5，缓慢降低空气流量并点火，针对每个空气流量值可点火5次，中间间隔30秒，5次均未点着，则继续降低空气流量，若点火成功，则记录对应的空气流量点，并计算得到该温度点贫油点火边界，然后在维持火焰稳定5分钟后，逐渐上调空气流量，直至火焰熄灭，重复5次，得到贫油熄火边界。
45.在本实施例中，所述点火边界和熄火边界包括如下中的至少一种：不同燃料蒸汽流速对应的点火边界和熄火边界；不同预混合温度对应的点火边界和熄火边界；不同燃料类型对应的点火边界和熄火边界。即，通过改变燃油流量，可得到不同燃气流速时点火与熄火油气比；通过改变预混温度，可得到不同温度的点熄火边界；通过更换燃油种类，可得到不同航空燃料的点熄火边界。
46.所述燃烧测试单元13还包括用于对所述待测燃料的不同位置火焰温度进行测量的热点温度测量子单元以及用于对所述待测燃料的排放性能进行测试的排放性能测试子单元，所述热点温度测量子单元包括：针对火焰前沿锋面定位设置的热点采样点。
47.上述热点温度分布和排放信息测试过程的示例性说明为：待测燃料通过燃料预蒸
发单元10后(温度200℃-450℃)形成稳定的燃料蒸汽，其与热空气(温度200℃-450℃)分别引入到预混合蒸发腔室充分混合蒸发(200℃-450℃)，混合气体流入本生灯圆管燃烧器，在燃烧器出口将混合气体点燃，形成稳定层流火焰；然后打开位移机构对火焰前沿锋面进行定位设置采样点，如图4所示，通过烟气分析仪和激光粉尘仪采样分析，即可得到火焰不同位置的温度与排放信息。排放物包括：甲烷(ch4)、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、一氧化氮(no)、二氧化氮(no2)、非甲烷总烃(ch)、二氧化硫(so2)以及pm2.5、pm10等。通过改变油气比、预混温度，更换燃油种类，即可得到热点温度分布和排放信息。
48.在本实施例中，所述燃料燃烧性能测试装置还包括：测试环境保持单元，用于在对所述待测燃料的燃烧性能进行测试前，调整所述燃料燃烧性能测试装置的外部环境维持在标准状态(即标准大气条件)，并维持空气温度、湿度、密度、流动状态不变，以此准确评价燃料的燃烧性能。
49.本实施例提供的燃料燃烧性能测试装置，包括：燃料预蒸发单元、空气预加热单元、预混合蒸发单元以及燃烧测试单元；燃料预蒸发单元用于将待测燃料蒸发为燃料蒸汽；空气预加热单元用于将空气进行加热；预混合蒸发单元用于将加热后的空气与燃料蒸汽进行混合；燃烧测试单元用于对混合后的空气和燃料蒸汽进行点燃后、对待测燃料的燃烧性能进行测试，获得待测燃料的燃烧性能参数。该装置中，通过预混合蒸发单元将加热后的空气与燃料蒸汽进行混合，可扩大待测燃料的燃烧稳定区域，消除了物理混合引起的燃烧性能的变化，例如，消除由于掺混和蒸发导致的燃烧性能的变化，能够清晰分辨燃料性能差异导致的点熄火性能、热点温度、排放性能、火焰传播速度等参数的变化，在降低燃料用量的基础上，能够精准评价待测燃料的燃烧性能。
50.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
技术特征：1.一种燃料燃烧性能测试装置，其特征在于，包括：燃料预蒸发单元、空气预加热单元、预混合蒸发单元以及燃烧测试单元；所述燃料预蒸发单元用于将待测燃料蒸发为燃料蒸汽；所述空气预加热单元用于将空气进行加热；所述预混合蒸发单元用于将加热后的空气与所述燃料蒸汽进行混合；所述燃烧测试单元用于对混合后的空气和燃料蒸汽进行点燃后、对所述待测燃料的燃烧性能进行测试，获得所述待测燃料的燃烧性能参数。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预混合蒸发单元包括：预混合蒸发腔室、空气输入管道、燃料蒸汽输入管道、以及混合气体输出管道；所述空气输入管道通入所述预混合蒸发腔室的端部位置处设置有空气旋流器，所述燃料蒸汽输入管道通入所述预混合蒸发腔室的端部位置处设置有燃料蒸汽旋流器，所述预混合蒸发腔室内设置有混合旋流器；所述将加热后的空气与所述燃料蒸汽进行混合，包括：加热后的空气通过所述空气输入管道输入所述预混合蒸发腔室，所述燃料蒸汽通过所述燃料蒸汽输入管道输入所述预混合蒸发腔室，在所述空气旋流器、所述燃料蒸汽旋流器以及所述混合旋流器的作用下，所述加热后的空气与所述燃料蒸汽在所述预混合蒸发腔室内进行混合。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃烧测试单元包括用于对所述待测燃料的火焰传播速度进行测试的火焰传播速度测试子单元，所述火焰传播速度测试子单元包括发光源、凹面反射镜以及图像摄取装置，所述待测燃料被点燃后的火焰设置于所述凹面反射镜与所述图像摄取装置之间，所述发光源用于对所述火焰进行照射后、形成被所述凹面反射镜反射至所述图像摄取装置的反射光线，所述图像摄取装置用于摄取所述反射光线，以获得层流火焰图像。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃烧测试单元包括用于对上述待测燃料的点火边界和熄火边界进行测量的点熄火边界测量子单元。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述点火边界和熄火边界包括如下中的至少一种：不同燃料蒸汽流速对应的点火边界和熄火边界；不同预混合温度对应的点火边界和熄火边界；不同燃料类型对应的点火边界和熄火边界。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃烧测试单元包括用于对所述待测燃料的不同位置火焰温度进行测量的热点温度测量子单元，所述热点温度测量子单元包括：针对火焰前沿锋面定位设置的热点采样点。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃烧测试单元包括用于对所述待测燃料的排放性能进行测试的排放性能测试子单元。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空气预加热单元设置有用于对空气进行导热的导热瓷球。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：测试环境保持单元，用于在对所述待测燃料的燃烧性能进行测试前，调整所述燃料燃烧性能测试装置的外部环境维持在预设测试状态。
技术总结本发明提供一种燃料燃烧性能测试装置，包括：燃料预蒸发单元、空气预加热单元、预混合蒸发单元以及燃烧测试单元；燃料预蒸发单元用于将待测燃料蒸发为燃料蒸汽；空气预加热单元用于将空气进行加热；预混合蒸发单元用于将加热后的空气与燃料蒸汽进行混合；燃烧测试单元用于对混合后的空气和燃料蒸汽进行点燃后、对待测燃料的燃烧性能进行测试，获得待测燃料的燃烧性能参数。该装置中，通过预混合蒸发单元将加热后的空气与燃料蒸汽进行混合，可扩大待测燃料的燃烧稳定区域，消除了物理混合引起的燃烧性能的变化，在降低用油量的基础上，能够精准评价航空燃料的燃烧性能。准评价航空燃料的燃烧性能。准评价航空燃料的燃烧性能。
技术研发人员：刘子钰 杨晓奕
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.07.25
技术公布日：2022/11/1
