[发明专利]一种风洞实验蓄热加热器用工质供应系统及构造方法

权利要求书

1.一种风洞实验蓄热加热器用工质供应系统，其特征在于，包括天然气点路、空气点路、天然气主路、空气主路、氧气补充路、冷却空气路、压力传感器和火焰检测仪；

所述天然气点路和空气点路分别与点火器相连接，通过天然气点路和空气点路为点火器输送定流量的天然气和空气；

所述天然气主路、空气主路、氧气补充路分别与主燃烧器相连接，通过天然气主路和空气主路调节宽范围流量，通过氧气补充路为蓄热加热器超高温工况提供氧气输入，所述天然气主路和空气主路包括多路不同流量系数的支路，根据实际需要增加或减少支路，天然气主路、空气主路均设置有输气管路、测量气源压力的传感器，测量气源压力的传感器设置在一阀前，一阀后分设多条支路管路，各支路包括调压阀组、测量阀后压力的传感器组和节流装置，通过调压阀组调节介质压力，调压阀组下游安装测量阀后压力的传感器，二阀后端连接节流装置，各支路在节流装置后汇合成一条管路，输气管路末尾靠近燃烧器接口处连接止回阀，止回阀下游连接燃烧器；

所述冷却空气路、空气点路与冷却燃烧器相连接；通过压力传感器测量点火器总压，通过火焰检测仪检测燃烧器主火焰；

所述节流装置与上游的调压阀配合控制单支路量程范围的流量调节，节流装置设置为基于音速喷嘴的专用装置，该装置沿气流方向依次是上游管道、稳压腔室、音速喷嘴，下游管道，腔室上设置有压力传感器和温度传感器，通过节流装置将管路流量的控制转变成腔室压力的调节，通过压力传感器和温度传感器分别测量气体压力和温度；

所述调压阀与下游压力传感器构成闭环回路，根据压力传感器数据实时调整调压阀输出值；与工质接触的阀门均设置为氮气驱动的气动阀。

2.根据权利要求1所述一种风洞实验蓄热加热器用工质供应系统，其特征在于，所述天然气点路和空气点路结构设置相同，且均包括输气管路、传感器、减压阀、节流装置、止回阀，所述传感器设置在一阀前，通过传感器测量气源压力；所述减压阀设置在一阀和二阀之间，二阀后端连接节流装置，输气管路末尾靠近燃烧器接口处连接止回阀，止回阀下游连接燃烧器。

3.根据权利要求1所述一种风洞实验蓄热加热器用工质供应系统，其特征在于，所述点火器设置为固定功率点火器，天然气点路和空气点路采用固定值减压阀，天然气点路和空气点路输出固定流量和压力的介质，系统通过控制开关阀开关实现介质输出通断。

4.根据权利要求1所述一种风洞实验蓄热加热器用工质供应系统，其特征在于，所述氧气补充路包括用于输气管路、调压阀g、传感器i、传感器j、节流装置g、止回阀e，测量气源压力的传感器i设置在一阀e前，调压阀g设置在一阀e和二阀f之间，调压阀g下游安装有测量阀后压力的传感器j，二阀f后连接节流装置g，输气管路末尾靠近燃烧器接口处连接止回阀e，止回阀e后通过三通与空气主路相连。

5.根据权利要求1所述一种风洞实验蓄热加热器用工质供应系统，其特征在于，所述冷却空气路包括用于输气管路、传感器k、一阀f、调压阀h、传感器l、二阀g、节流装置h、开关阀a、开关阀b、开关阀c，测量气源压力的传感器k设置在一阀f前，调压阀h设置在一阀f和二阀g之间，调压阀h下游安装有测量阀后压力的传感器l，二阀g后端连接节流装置h，输气管路末尾靠近燃烧器接口处连接燃烧器冷却通道进口，燃烧器冷却通道出口通过管路连接一道开关阀a，开关阀a后端通过管路排向室外；

所述冷却空气路在燃烧器冷却通道出口通过三通分为两路，一路连接一道开关阀c通向室外；另外一路通过一道开关阀b后端连接到空气主路的止回阀d与燃烧器之间。

6.一种风洞实验蓄热加热器用工质供应构造方法，采用权利要求1-5任意一项所述一种风洞实验蓄热加热器用工质供应系统，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)根据试验要求，确定各路供气所需的流量值或范围；

(2)根据供气体温度、气源压力、燃烧室压力确定各主路或支路的文丘里流量计通径取值范围及支路数目；

(3)选取流量计通径，核算上游调压阀调压值或范围；

(4)根据各支路最大流量确定管路和开关阀通径、调压阀Cv值。

7.根据权利要求6所述一种风洞实验蓄热加热器用工质供应构造方法，其特征在于，所述步骤(2)中根据供气体温度T₀、气路气源压力P₀、燃烧室压力P来确定天然气点、空点文丘里流量计通径DN，确定天然气主路、空气主路、空冷路各分支路的数目N及各文丘里流量计通径DN，对于喉道形成声速的气体流动，符合关系式：

式中，Q_m为质量流量；C为流出系数；P₀为入口处绝对滞止压力；T₀为入口处绝对滞止温度；D为文丘里流量计的喉部直径尺寸；通过该关系式计算得到喉道直径范围。