智能型酒精喷灯燃烧试验机的性能研发和试验方法

＊李文顺 王荟 牟春风

（1.淮南矿业集团兴科计量技术服务有限责任公司 安徽 232001 2.淮南矿业集团商品检测检验有限公司 安徽 232001 3.徐州东控科技有限公司 江苏 221000）

引言

在科学研究和工程应用中，燃烧试验一直都是一项广泛且重要的试验操作工作，燃烧实践与相关的技术尝试涵盖了多个领域，其中主要包括化学反应动力学、生物化学研究、环境科学、能源利用和火灾安全等。酒精喷灯燃烧试验作为其中一种重要的燃烧试验手段，在工业制造以及技术研发等多个领域中均有所应用，实际的应用范围相对广泛，技术研发难度相对较大。当前情况下，传统的酒精喷灯燃烧试验存在一些局限性，如难以控制的燃烧参数、数据采集困难、试验操作繁琐等问题依然存在，限制了智能型酒精喷灯燃烧试验机在科技研究与工程建设等方面的实际应用效果，这些问题也将在本次技术研究环节中得到解决。

1.智能型酒精喷灯燃烧试验机的性能研发和试验问题分析

（1）控制精度不足。传统酒精喷灯燃烧试验存在控制精度不足的问题，主要归因于试验装置的机械结构和控制系统对关键参数控制的局限。例如，火焰大小和温度容易受环境和燃料流速等因素影响，导致结果不稳定且误差累积。不确定性因素不仅影响了试验数据的准确性和有效性，还影响智能型酒精喷灯燃烧试验机的正常运行。

（2）安全性和环保性问题。在酒精喷灯燃烧试验中，安全隐患是一个重要问题，涉及高温、火焰和有害气体。技术操作人员必须小心管理火焰并采取安全措施以保护其生命安全和实验室环境安全，以防止意外伤害或火灾发生。此外，燃烧产物中的有害物质，如一氧化碳等，需要经过特殊或环保处理，以确保实验室内部环境的安全和操作人员的生命安全。

2.智能型酒精喷灯燃烧试验机设计与性能优化方法分析

智能型酒精喷灯燃烧试验机的设计注重多方面因素，以确保其稳定、高效、安全运行。首先考虑的是试验机的结构必须坚固、稳定，以维持试验过程的安全性。采用先进材料和工程设计，确保试验机在高温和高压环境下可靠工作。同时，试验机结构需具备稳定性和耐压特性，充分考虑燃烧产物排放以及后续试验操作的科学性、环保性和操作便捷性。引入高效通风系统，设计易清洁和维护的结构，以确保技术操作人员和使用者的安全，维持实验室内的环境卫生，避免环境污染和生态破坏。

图1 智能型酒精喷灯燃烧试验机外形结构

图2 智能型酒精喷灯燃烧试验机内部构造

（1）智能控制系统的设计与实现。智能型酒精喷灯燃烧试验机的关键是其智能控制系统，其采用先进的控制算法和传感技术。现代化的系统监测并自动处理试验数据，将关键信息储存在计算机内，确保数据的真实性和有效性。该系统实现了对火焰大小、温度和燃料流速等关键参数的精确控制，确保了试验的准确性和可重复性。技术操作人员还自主研发了控制软件，与硬件系统完美结合，提供实时监测、数据记录和分析功能，支持数据的处理和运算。此外，该系统还支持远程控制，提高了系统的整体运行效果，增加试验的灵活性。

（2）燃烧效率的优化策略。为了提高智能型酒精喷灯燃烧试验机的燃烧效率，我们实施了一系列精密设计的优化策略，旨在实现更高效、稳定的燃烧过程。这些策略涵盖了燃烧室的设计和材料选择、燃烧控制系统的实现，以及燃料选择和供应系统的优化。

①燃烧室的优化设计。结构设计：经过严谨的工程设计，燃烧室的结构被优化，以确保气体在其中的均匀混合。独特的几何形状和内部结构设计使得燃料和氧气在燃烧室内充分混合，从而实现更加完全的燃烧，这不仅提高了燃烧效率，还增强了火焰的稳定性。材料选择：考虑到高温和腐蚀环境，我们选用了耐高温、抗氧化的先进材料，如高级陶瓷和特种合金，用于制造燃烧室。这些材料确保了燃烧室在极端条件下的稳定性和长期耐用性，同时降低了维护成本。

②燃烧控制系统。智能控制逻辑：我们引入了一套智能的燃烧控制系统，该系统利用先进的算法和传感技术实现对火焰大小、温度和燃料流速的精确控制。系统通过实时监测火焰和环境条件，并自动调整燃料和氧气供应量，确保火焰的恒定性和高效燃烧。实时监控和反馈：通过集成的传感器网络，包括温度、压力和氧气浓度传感器，系统能够实时监测火焰的关键参数，并快速响应以维持最佳燃烧条件。这种实时监控和自动调整机制确保了燃烧过程的稳定性和效率。

③燃料选择和供应系统的优化。燃料混合物的研究：经过详细研究，我们选择了一种5%甲醇和95%乙醇的混合物作为燃料。这种混合物不仅提高了燃烧效率，还减少了有害排放，同时降低了成本和资源消耗。供应系统升级：燃料供应系统经过优化，确保燃料流量的均匀性和可控性。通过精确的泵和阀门控制，系统可以精确调节燃料流量，以适应不同的燃烧条件，从而进一步优化了燃烧过程，并减少了燃料浪费。

这些综合的优化措施大幅提高了智能型酒精喷灯燃烧试验机的燃烧效率，同时确保了试验数据的准确性和稳定性。我们的改进不仅提升了试验机的性能，还显著降低了运行成本，为广泛的应用提供了更高的经济效益和可行性。

（3）试验结果的数据分析与性能评估。智能型酒精喷灯燃烧试验机的性能评估在本次技术研究和实践操作中扮演了至关重要的角色。技术操作团队不仅详细记录了相关技术参数，还对试验结果进行了全面的分析，将数据与传统酒精喷灯燃烧试验机的性能做了对比评估。这一过程显著突显了智能型试验机的先进性和优越性。

燃烧时间与效率：在我们的试验中，智能型试验机的燃烧时间设置为1000s，其中明焰时间为28.6s，炽燃时间为30.4s。相比传统设备，智能型试验机在达到稳定燃烧状态上更加迅速，减少了准备时间。火焰温度稳定性：测量数据表明，火焰温度维持在978℃左右，这一稳定性远超过传统设备，后者往往因技术限制而在温度控制上存在较大波动。火焰高度控制：火焰高度在155mm到175mm之间波动，平均值为165mm，显示了优于传统设备的高度控制精度。燃料效率：燃料消耗量维持在2.60mL/min，较传统设备更为经济和高效。

这些数据的详细分析不仅揭示了智能型试验机在性能方面的优势，而且与传统设备相比，突出了其在控制精度、安全性和环保性方面的显著进步。例如，智能型试验机通过精确控制燃料流量和氧气供应，大幅提高了燃烧效率，同时减少了有害气体排放。

3.智能型酒精喷灯燃烧试验机燃烧试验方法的建立与优化方法分析

（1）试验样品的准备和选择。在技术操作人员开展智能型酒精喷灯燃烧试验机试验的过程中，必须选择合适的试验样品，还需要开展相关的技术准备工作，必须确保试验操作流程的完整性，还需要保证试验操作的整体安全性能，不得出现任何类型的违规操作行为，也不能出现任何类型的安全管理问题及突发事故[2]。首先，技术操作人员需要选择合适的燃料—酒精，还需要检查酒精的整体性能，其中不得掺杂任何杂质，也不得掺水。

在此过程中，技术操作人员需要注意，所选择的各类试验样品必须经过技术检验部门的检测和记录，还需要完成相关的试验操作之后，才可以正式投入使用。存在质量问题或者是技术检验问题的各类试验样本则不得应用于智能型酒精喷灯燃烧试验机试验环节之中。在准备各类试验样品的过程中，技术操作人员还要考虑样品的净化和处理，以确保样品不含有干扰试验结果的杂质。

（2）试验参数的设定与控制。智能型酒精喷灯燃烧试验机的试验参数设定和控制至关重要。在实验准备中，技术操作人员必须确保基本参数的准确设定和可靠控制，以确保试验准确性和可重复性。

首先，技术操作人员必须严格根据相关标准，如火焰大小、燃料流速和氧气供应，精确设定试验的基本参数，以确保可靠和准确的试验数据。他们采用了精密挂式酒精喷灯，并根据淮南商检标准的要求，严格控制和设定了燃烧时间、明焰与炽燃时间计时器、火焰温度、火焰高度以及燃料消耗量等参数。

其次，通过智能控制系统，技术操作人员能够全程监控试验过程中各项参数的变化。触摸屏+PLC操作界面的应用简化了试验操作，提供了全面的实时数据反馈。这提高了试验的可控性，为后续数据分析和研究提供了可靠的数据支持。

此外，技术操作人员通过燃料选择和供应系统的精心设置，有效降低了试验成本和资源消耗。他们选择了5%甲醇和95%乙醇混合物作为燃料，并有效控制和优化了火焰温度、火焰高度以及燃料消耗量等参数，使试验过程更加经济高效。

通过精确设定和智能控制试验参数，技术操作人员确保了试验数据的可靠性和有效性，为研究和实践操作提供了坚实的基础。

（3）数据采集与分析方法。智能型酒精喷灯燃烧试验中的数据采集与分析环节对于确保试验结果的科学性和有效性至关重要。技术操作人员在此环节中深入了解燃烧反应的发展过程和技术原理，准确评估试验结果，并以此为基础为后续的试验研究奠定良好的基础。

①数据采集。在数据采集过程中，技术操作人员利用了一系列先进的传感器和仪器。例如，温度传感器、压力传感器和氧气浓度检测仪等设备被用于监测关键参数，如火焰的温度、压力和氧气浓度。这些仪器实时采集数据并传输给控制系统，确保了数据的准确性和可靠性。工作人员还需提前检查这些传感器和仪器的校验数据，确保其正常运行。

②数据分析。技术操作人员根据试验的具体目的和技术研究方向选择合适的数据检验方法和分析方法。广泛应用的分析方法包括统计分析、计算模拟和图像处理等。通过这些方法，技术团队能够处理试验数据，例如，利用温度和压力数据推断火焰的热力特性，或通过图像处理技术分析火焰的形态和颜色，以深入理解燃烧过程。这些分析方法帮助技术人员深入理解试验结果，并发现潜在的规律和问题。

4.结束语

总体而言，本文主要立足于智能型酒精喷灯燃烧试验机技术研发这一重要视角，主张积极克服传统技术研发方面的不足之处，进一步提升燃烧试验的精确性和可控性，从而获得相关的检验数据。通过引入现代化的智能控制系统和数据采集技术这一重要途径，技术操作人员旨在实现对燃烧试验参数的精确控制和实时监测，从而有效确保试验数据的准确性。此外，技术操作人员还将探索燃烧试验方法的优化策略，以提高试验的可重复性和效率。在智能型酒精喷灯燃烧试验机的技术研究与操作等诸多环节之中，经过一系列的技术验证之后，判断智能型酒精喷灯燃烧试验机具备较高的自动化和智能化特征，此类技术的广泛应用能够显著提高燃烧试验的精确性和可控性，值得大力推广和应用。