侧喷加能式热流系统的制作方法

本实用新型具体涉及热物理技术领域，具体涉及一种侧喷加能式热流系统。

背景技术：

在汽车排气系统开发过程中，需要考虑其热疲劳问题。通常采用热流系统产生热气流，然后将热气流通入排气系统进行热疲劳试验。目前市面上的热流系统主要有两种类型：电热式热流系统和燃气发生器热流系统。电热式热流系统优点是技术成熟，安全可靠。缺点是气流温度上限相对较低，长时间运行的最高安全温度一般不超过800℃。然而汽车发动机高转速时排气温度可以超过1000℃。燃气发生器式热流系统优点是气流速度和最高温度相对较高，长时间运行最高温度可以超过1000℃，但设备成本较高，技术复杂，目前主要依靠进口。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的问题，提供一种成本低、安全可靠、温度上限较高的侧喷加能式热流系统。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种侧喷加能式热流系统，包括用于产生气流的罗茨风机、与所述罗茨风机连接用于将所述罗茨风机所产生的气流进行加热的电热系统、用于将所述电热系统加热的热气流输送给试验部件的输送管道，所述输送管道的两端部分别与所述电热系统的出口和所述试验部件连接，所述侧喷加能式热流系统还包括连接在所述输送管道上用于产生侧向燃气射流的侧喷加能装置、连接在所述输送管道上用于将所述侧喷加能装置产生的燃气射流与所述电热系统输出的热气流进行混合的气体混合器，沿气流流动方向，所述气体混合器设置在所述侧喷加能装置的下游位置。

优选地，所述侧喷加能装置包括天然气射流装置和用于将所述天然气射流装置所产生的天然气射流点燃形成燃气射流的点火器，所述天然气射流装置通过燃气管连接在所述点火器上。

进一步地，所述点火器包括点火燃烧室、设置在所述点火燃烧室上的点火管，所述燃气管连接在所述点火燃烧室上，所述点火燃烧室与所述输送管道连通。

更进一步地，所述点火燃烧室的内腔具有至少一处截面变化处，在至少一处所述截面变化处形成天然气射流的的回流涡。

一种具体的实施方式，所述点火燃烧室呈阶梯型结构。

进一步地，所述侧喷加能装置还包括用于调节所述侧喷加能装置所产生的燃气射流的流量大小的调节阀门，所述调节阀门设置在所述天然气射流装置或所述燃气管上。

优选地，所述气体混合器包括具有中空腔体的壳体、设置在所述壳体上的输入口和输出口、位于所述中空腔体中的至少一个隔板，至少一个所述隔板将所述中空腔体分隔成多个依次相邻的腔室，多个所述腔室之间通过设置在所述隔板上的多个通孔连通，多个腔室及多个通孔均形成用于混合所述侧喷加能装置产生的燃气射流与所述电热系统输出的热气流的气体混合腔，所述输入口和所述输出口分别连通位于首尾的两个所述腔室。

进一步地，所述输入口和所述输出口分别位于所述隔板长度方向上的两端部，多个所述通孔均设置在所述隔板靠近所述输入口的一端部且不超过所述隔板的长度方向上的中心位置。

进一步地，多个所述通孔沿所述隔板的长度方向和宽度方向间隔均布分布。

进一步地，多个所述通孔的总面积大于所述输入口和所述输出口的面积。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的侧喷加能式热流系统通过在现有技术中的电热式热流系统中设置侧喷加能装置和气体混合器，可使通入排气系统进行热疲劳试验的热气流的温度提高，且该设备结构简单，成本低。

附图说明

附图1为现有技术中电热式热流系统的结构示意图；

附图2为本实用新型的侧喷加能式热流系统的结构示意图；

附图3为本实用新型的点火器的结构示意图；

附图4为本实用新型的气体混合器的结构示意图。

其中：1、罗茨风机；2、电热系统；3、输送管道；4、侧喷加能装置；41、点火器；411、点火燃烧室；412、点火管；42、燃气管；5、气体混合器；51、壳体；52、输入口；53、输出口；54、隔板；541、通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

图1为现有技术中的电热式热流系统，主要包括罗茨风机1和电热系统2、输送管道3，电热系统2的进口与罗茨风机1的出口相连接，输送管道3的两端部分别与电热系统2的出口和试验部件连接。罗茨风机1用于产生一定流速和风压的气流，经过电热系统2加热升温形成热气流，热气流通过输送管道3输送给试验部件。

受到电热系统2的零部件所能承受的温度限制，电加热产生的热气流温度上限一般不超过1000℃。为了提升热气流温度上限，本实用新型的侧喷加能式热流系统在现有技术的电热式热流系统的的输送管道3上连接一侧喷加能装置4和气体混合器5，沿气流流动方向，将气体混合器5设置在侧喷加能装置4的下游，如图2所示。侧喷加能装置4用于产生侧向燃气射流，气体混合器5用于将侧喷加能装置4产生的燃气射流与电热系统2输出的热气流进行混合，混合均匀后由输送管道3输送给试验部件。

侧喷加能装置4包括天然气射流装置和点火器41，天燃气射流装置用于产生天然气射流，天燃气射流装置与点火器41通过燃气管42连通，点火器41将天然气射流装置所产生的天然气射流点燃形成燃气射流。

如图3所示，点火器41包括点火燃烧室411、设置在点火燃烧室411上的点火管412，燃气管42连接在点火燃烧室411上，点火燃烧室411与输送管道3连通。天燃气射流装置产生的天然气射流经燃气管42进入到点火燃烧室411中，引燃点火管412后，以此火焰点燃进入点火燃烧室411中的天然气射流，形成燃气射流，然后经点火燃烧室411的出口再经输送管道3进入到气体混合器5中。

由于输送管道3内气流流速较大，火焰很容易被吹熄灭，因此，在点火燃烧室411中设置有至少一处截面变化处，在该截面变化处可形成天然气射流的回流涡，由于回流涡处的气流流速较低，火焰不易被熄灭，从而可使天然气射流被点燃。本实施例中，点火燃烧室411整体呈阶梯型结构，具体的，点火燃烧室411由三个直径不同的圆柱形腔体依次连接形成。

为调节侧喷加能装置4所产生的燃气射流的流量大小，侧喷加能装置4还包括调节阀门，调节阀门可设置在天燃气射流装置上，或者设置在燃气管42上。

如图4所示，气体混合器5包括具有中空腔体的壳体51、设置在壳体51上的输入口52和输出口53、位于中空腔体中的至少一个隔板54，输送管道3分别连接在输入口52和输出口53处，至少一个隔板54将中空腔体分隔成多个依次相邻的腔室，每个隔板54上均设有多个通孔541，优选多个通孔541沿隔板54的长度方向和宽度方向间隔均布分布，各个腔室之间通过设置在隔板54上的多个通孔541连通，多个腔室及位于隔板54上的多个通孔541均形成混合侧喷加能装置4产生的燃气射流与电热系统2输出的热气流的气体混合腔，输入口52和输出口53分别连通位于首尾的两个腔室，这样，侧喷加能装置4产生的燃气射流与电热系统1输出的热气流都经输入口52进入到气体混合器5中，然后沿气流流动方向依次在各个气体混合腔中对燃气射流和热气流进行混合，经多次混合后形成均匀的混合气流然后经输出口53输出。本实施例中，在壳体51的中空腔体中设有一块隔板54，这一块隔板54将壳体51的内腔分隔成两个腔室，共形成三个气体混合腔。

为使得气流混合效果更好，壳体51上的输入口52和输出口53分别位于壳体51的长度方向上的两端部，且隔板54的长度延伸方向与壳体51的长度延伸方向相同，即输入口52和输出口53分别位于隔板54的长度方向上的两端部，多个通孔541均设置在隔板54的靠近输入口52的一端部，且不超过隔板54的长度方向上的中心位置。

多个通孔541的总面积不小于输入口52和输出口53的面积，这样可避免气流在进入气体混合器5中后产生压力损失。

本实用新型的侧喷加能式热流系统工作时，罗茨风机1产生一定流速和风压的气流，经过电热系统2加热升温形成热气流，热气流通过输送管道3进入气体混合器5中；同时，点火器41将天燃气射流装置产生的天然气射流点燃形成燃气射流后也经输送管道3进入气体混合器5中，侧喷加能装置4产生的燃气射流与电热系统2输出的热气流在气体混合器5中经多次混合使气体混合均匀后，由输送管道3输送给试验部件进行试验。通过设置侧喷加能装置4，可使得进入试验部件的热气流温度升高，而且可通过调节侧喷加能装置4产生的天然气的进气量可调节最终进入试验部件的热气流的温度。

最终试验用的热气流的热能来自于电热系统的加热和天然气射流的加热。根据热能资源的经济性和便利性可以灵活配比电加热能量和天然气射流加热能量。当电能获得较方便，价格较便宜时，可以主要以电加热为主，天然气射流加热为辅。当天然气获得较方便，价格较便宜时，可以主要以天然气射流加热为主，电加热为辅，或关闭电加热系统。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。