具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以下通过本申请的实施例结合附图1至附图8对本申请进行具体说明：

第一方面，本申请实施例提供一种炉头200。

首先，如图6所示，炉头200包括导流体201。

本示例中，导流体201设置为圆柱形。在导流体201的中心开设沿图6所示的箭头方向设置的第一气流通道。该第一气流通道从第一开口2011沿所述箭头方向逐渐收缩并终止于第二开口2012。形成了具有一端开口小于另一端开口的中空型柱状体结构。使得气流从第一开口2011向第二开口2012流动时，能够在逐渐收缩于第二开口2012的路径上被聚集，进而起到稳定气流的作用。

本示例中，导流体201竖直设置，且开口较小的一端(即第二开口2012)位于上方。

应当理解的是，本示例给出的导流体201仅是本申请的一种实施方式，本申请并没有对导流体201的形状和构造做出唯一的限定。导流体201也可以被构造为其他的形状，例如方形的、圆台状的结构等。

其次，如图6所示，炉头200还包括燃烧头202。燃烧头202套设在导流体201上。

本示例中，燃烧头202被构造为圆形的且具有部分或全部暴露第二开口2012的燃烧孔2021的结构。燃烧孔2021的大小根据实际需要进行设计。本示例中，燃烧孔2021被设计为直径小于第二开口2012的直径。

另外，本示例中，在燃烧孔2021中设置燃烧网800，使可燃性气体在燃烧网800处点火并燃烧。为了测量火焰燃烧时的温度，需要在燃烧网800上设置测温元件。本示例中，测温元件以燃烧网800的中心环状排列设置，并设置多环，例如可以设置一环，也可以是两环，也可以是三环，也可以是四环，也可以是五环，具体设置多少环可以根据实际测量精度的需要进行设置；每一环上可以设置一个测温元件，也可以设置两个测温元件，也可以设置三个测温元件，也可以设置四个测温元件，也可以设置五个测温元件，每一环具体设置多少个测温元件可以根据实际测量需要进行设置。

在本示例中，选取T型热电偶作为测温元件，用来作为可燃性气体燃烧时的温度测量元件。

在优选的实施方式中，可以在燃烧网800中心焊接2路热电偶，在直径φ8的圆上布置3路热电偶，直径φ22的圆上布置3路热电偶，直径φ35的圆上布置3路热电偶，每个圆上的热电偶均布且每层互错位60°角度，共计11路热电偶。

应当理解的是，燃烧头202采用如图6所示的构造是为了配合上述导流体201的形状的需要。本示例给出的燃烧头202的形状和构造并不被本示例唯一的限定。燃烧头202也可以被构造为其他的形状，例如方形的、圆台状的结构等。

然后，如图6所示，炉头200还包括保温套203。保温套203套设在燃烧头202上。

本示例中，保温套203被构造为圆形壳状结构。其与燃烧头202连接，组成为密封的结构。且二者之间具有一定间隙，以形成具有一定空间的环绕于燃烧头的空腔。在空腔中通入换热介质达到控制第一气流通道内的温度的目的。

应当理解的是，保温套203采用如图6所示的构造是为了配合上述燃烧头202的形状的需要。本示例给出的保温套203的形状和构造并不被本示例唯一的限定。保温套203也可以被构造为其他的形状，例如方形的、圆台状的结构等。

另一方面，本申请中保温套203与燃烧头202之间形成的空腔呈环形。但是空腔的形制并不被本申请唯一的确定。应当理解的是，任何具有环绕于燃烧头的特征的空腔都是能够满足本申请的，空腔并不被唯一限定为环形的，也可以为方形的、多边形的或者是沿图5所示的箭头方向由上至下变径的环形等。

需要说明的是，本示例中，因为水具有较好的流动性和导热性，所以本示例中采用水作为换热介质。但是本示例并不对换热介质作唯一的限定。在另一些实施方式中，换热介质也可以采用其他的物质例如油。

如图6所示，保温套203上设置了与空腔联通的用于通入换热介质的炉头进料管2031和用于排出换热介质的炉头出料管2032。

本示例中，炉头进料管2031和炉头出料管2032对称设置。但是在另一些示例中，炉头进料管2031和炉头出料管2032并非对称设置，例如间隔90°设置、间隔120°设置等等。

在另一些极端的示例中，炉头进料管2031和炉头出料管2032可以为同一个管。这是在火焰燃烧在短时间内即可结束的情况下的设置方式。此时短时间内换热介质并不会产生巨大的温度差异，即炉头200的内部温度不会在短时间内发生巨大的变化，对实验的结果不会产生决定性的影响。

如图6所示，本示例中，燃烧头202在与导流体201套设连接时，二者之间还采用了第一O型圈900作为连接中间体。第一O型圈900既起到密封的作用，又起到加强连接的作用。

第二方面，本申请的实施例提供一种火焰炉，如图5所示，包括上述的炉头200和炉膛400。

其中，炉膛400被构造为圆柱状，且连接于炉头200的第一开口2011处。炉膛400内部设有沿图5所示的箭头方向设置的第二气流通道，且第二气流通道与第一气流通道联通。使用时，气流首先经过第二气流通道，然后进入第一气流通道。

同时炉膛400具有炉壁。炉壁内设有腔室403。在腔室中通入换热介质达到控制第二气流通道内的温度的目的。

如图5所示，炉膛400与炉头200在连接时，二者之间还采用了第二O型圈1000作为连接中间体。第二O型圈1000既起到密封的作用，又起到加强连接的作用。

如图5所示，炉膛400与炉头200在连接时，二者之间的连接部分还使用了密封垫600，使得炉膛400与炉头200的连接保持一定的气密性。

本示例中，如图5所示，炉膛400的腔室403是在炉膛400的炉壁中掏挖出来的环形的密闭的空腔。应当理解的是，腔室403是根据本示例中的炉膛400的结构设置的，但是其形制并不被本申请唯一的限定。在炉膛400呈方形时，腔室403也可以方形；在炉膛400为多边形时，腔室403也可以为多边形；同时为了满足其他特殊的需求，腔室403也可以设计为沿图5所示的箭头方向由上至下变径的环形等。

应当理解的是，炉膛400采用如图5所示的构造是为了配合上述炉头200的形状的需要。本示例给出的炉膛400的形状和构造并不被本示例唯一的限定。炉膛400也可以被构造为其他的形状，例如方形的、圆台状的结构等。

需要说明的是，本示例中，因为水具有较好的流动性和导热性，所以本示例中采用水作为换热介质。但是本示例并不对换热介质作唯一的限定。在另一些实施方式中，换热介质也可以采用其他的物质例如油。

结合第二方面，本示例中，炉壁上设有与腔室联通的炉膛进料管401和炉膛出料管402。

炉膛进料管401和炉膛出料管402对称设置。但是在另一些示例中，炉膛进料管401和炉膛出料管402并非对称设置，例如间隔90°设置、间隔120°设置等等。

在另一些极端的示例中，炉膛进料管401和炉膛出料管402可以为同一个管。这是在火焰燃烧在短时间内即可结束的情况下的设置方式。此时短时间内换热介质并不会产生巨大的温度差异，即炉膛400的内部温度不会在短时间内发生巨大的变化，对实验的结果不会产生决定性的影响。

如图5和图8所示，第二气流通道中设有混合隔板1100。混合隔板1100被构造为圆盘状。混合隔板1100上设有多个通槽1101。每个通槽1101内设有多个气孔1102。

本示例中，在气流经由第二气流通道流向第一气流通道的过程中，会先通过混合隔板1100，通过在混合隔板1100上设置通槽1101，并在通槽1101中开设气孔1102，使得气流通过混合隔板1100后形成稳定的流动状态。在本申请使用混合的可燃性气体作为燃烧气体时，混合隔板1100能够使混合气流达到均匀的混合状态。

应当理解的是，混合隔板1100采用如图5或图8所示的构造是为了配合上述炉膛400的形状的需要。本示例给出的混合隔板1100的形状和构造并不被本示例唯一的限定。混合隔板1100也可以被构造为其他的形状，例如方形的、圆台状的结构等。

结合第二方面，如图2、图3和图5所示，本示例的火焰炉还包括保温外壳300。保温外壳300被构造为空心圆柱状结构。保温外壳300套设于炉膛400外。以达到炉膛400结合通入腔室内的换热介质的方式能够达到更好的隔绝外界环境，防止外界环境对炉膛内部的影响。

应当理解的是，保温外壳300采用如图2、图3和图5所示的构造是为了配合上述炉膛400的形状的需要。本示例给出的保温外壳300的形状和构造并不被本示例唯一的限定。保温外壳300也可以被构造为其他的形状，例如方形的、圆台状的结构等。

结合第二方面，如图2和图7所示，本申请的火焰炉还设有炉盖100。炉盖100被用于密封炉头200，使火焰炉在不使用时，燃烧头不被暴露在空气中。

如图5所示，本示例的火焰炉的底部设置有连接法兰500。通过连接法兰500使得本示例的火焰炉能够便于安装和拆卸于任意平台上。

第三方面，如图1所示，本申请实施例提供一种热流量实验台系统，用于可燃性气体火焰燃烧速度测量和火焰燃烧现象观测。实验台系统包括上述的火焰炉、供气装置1300、换热介质提供装置1200和测控装置1400。

其中，供气装置1300与炉膛400中如图5所示的进气管700连接。并通过第二气流通道对火焰炉提供可燃性气体。

如图1所示，本示例中，供气装置1300又包括可燃性气体支路、氮气支路和排气支路。三个支路最终汇合为一路，然后混合气体由如图5所示的进气管700接入火焰炉中。本示例中，可燃性气体支路又包括甲烷支路和空气支路。

其中，甲烷支路中，甲烷采用甲烷气瓶1310作为供气源，并通过甲烷气瓶1310的甲烷瓶顶阀1311作为气源开启阀，然后通过甲烷气瓶减压阀1312将甲烷气瓶1310的压力减压至工作需要的压力进行气源供气。甲烷气体通过控制甲烷球阀1313的通断，来控制整个甲烷支路的通断。在支路上位于甲烷球阀1313之后还设有阻火器1314。阻火器1314之后还设有甲烷质量流量计1315，甲烷质量流量计1315用以控制甲烷气体在支路中的气流量。

甲烷支路在经过开启甲烷瓶顶阀1311后，甲烷气体从甲烷气瓶1310中释放，并经过甲烷气瓶减压阀1312将甲烷气体的压力减小至需要的工作压力。然后通过甲烷球阀1313的控制以决定甲烷气体是否进入火焰炉内。同时可以通过甲烷质量流量计1315调节甲烷气体在支路中的流量。

需要注意的是，甲烷气体通过甲烷球阀1313打开后，先进入阻火器1314，再进入甲烷质量流量计1315。设置阻火器主要是出于设备安全设计的考量，防止回火等特殊情况的发生。

本示例中，甲烷质量流量计1315由测控装置1400控制。在另一些示例中，甲烷质量流量计1315也可以人为控制。

本示例中，甲烷质量流量计1315根据测控装置的控制指令精确控制甲烷气体进入火焰炉的甲烷流量，从而控制燃烧混合气体中甲烷的含量。

其次，空气支路中，空气由空压机1330作为气源进行供气，并通过空气球阀1331控制空气支路的通断。然后将空气经空气过滤器1332过滤至系统需求的洁净度。过滤后的洁净压缩空气经过压缩空气减压阀1333减压进入空气质量流量计1334。最后通过空气质量流量计1334控制空气进入火焰炉的流量大小。

本示例中，空气质量流量计1334由测控装置1400控制。在另一些示例中，空气质量流量计1334也可以人为控制。

本示例中，空气质量流量计1334根据测控装置的控制指令精确控制空气支路进入火焰炉的空气流量，从而控制燃烧混合气体中空气的含量。

然后，氮气支路中，氮气采用氮气气瓶1320作为供气源，并通过氮气瓶顶阀1321作为气源开启阀，然后通过氮气减压阀1322将氮气的压力减压至工作需要的压力进行气源供气。氮气支路通过控制氮气球阀1323的通断，来控制整个氮气支路的通断。氮气支路上氮气球阀1323之后还设有氮气质量流量计1324，氮气质量流量计1324用以控制氮气在支路中的气流量。

氮气支路在经过开启氮气瓶顶阀1321后，氮气从氮气气瓶1320中释放，并经过氮气减压阀1322将氮气的压力减小至需要的工作压力。然后通过氮气球阀1323的控制以决定氮气气体是否进入火焰炉内。同时可以通过氮气质量流量计1324调节氮气在支路中的流量。

本示例中，氮气质量流量计1324由测控装置1400控制。在另一些示例中，氮气质量流量计1324也可以人为控制。

本示例中，氮气质量流量计1324根据测控装置的控制指令精确控制氮气进入火焰炉的氮气流量，从而控制燃烧混合气体中氮气的含量。

如图1所示，本示例中，排气支路包括排气管道，排气管道分别与甲烷支路和氮气支路联通。其中排气管道与氮气支路连接的管路上设有氮气排空阀1340，排气管道的总管路上设有排空总阀1341。

当试验结束时，首先关闭甲烷气瓶1310的甲烷瓶顶阀1311、氮气瓶顶阀1321、甲烷球阀1313、氮气球阀1323、氮气排空阀1340，并开启排空总阀1341，以排空甲烷支路中剩余的甲烷气体；然后再开启氮气瓶顶阀1321、氮气排空阀1340对排空管道进行氮气冲洗，以确保排空管道内无剩余甲烷气体，保证试验安全；冲洗结束后，再关闭氮气瓶顶阀1321、氮气排空阀1340和排空总阀1341。

本示例中，可燃性气体，采用的是甲烷气体、空气和氮气的混合气体。应当理解的是，本申请并未对可燃性气体作唯一的限定，还可以为其它的不同气体的混合气体。

本示例中，在甲烷支路和氮气支路中位于各支路的截止阀后还可以设置甲烷过滤器1316和氮气过滤器，以保证甲烷气体和氮气的纯度。且过滤器为20um过滤器。

本示例中，在甲烷支路和氮气支路中位于各支路的减压阀的前后还可以分别设置压力表，以测量并显示甲烷和氮气在减压前后的压力。且位于减压阀之前的压力表的测量范围为0-25MPa，位于减压阀之后的压力表的测量范围为0-0.6MPa。

本示例中，甲烷气瓶1310和氮气气瓶1320的气瓶压力为0-15MPa。

本示例中，空气支路中位于压缩空气减压阀1333后还设有空气压力表。且该空气压力表的压力测量范围为0.05-0.7MPa。

本示例中，甲烷质量流量计1315、氮气质量流量计1324和空气质量流量计1334的压力范围为0.1-0.35MPa。

结合第三方面，如图1所示，本示例中，连接于火焰炉的换热介质提供装置为水浴加热锅。本示例中，采用两个水浴加热锅分别向空腔和腔室提供加热后的水，以使第一气流通道和第二气流通道保持恒定温度或者改变第一气流通道和第二气流通道的温度。本示例中，水浴锅中有加热装置和温度传感器。加热装置与测控装置连接并由测控装置控制，同时温度传感器也与测控装置连接，测控装置能够收集温度传感器的温度并实时显示出来。

在使第一气流通道和第二气流通道保持恒定温度时，需要将水浴锅调成恒温模式，并将水浴锅中的水不断的泵入空腔和腔室内，保证水的温度不会产生剧烈的变化。测控装置能够控制换热介质提供装置提供的换热介质的温度。

在另一些示例中，水浴锅也可以手动设置恒温控制。

结合第三方面，本示例中，测控装置用于控制火焰炉工作于不同的燃烧模式，同时进行火焰燃烧温度的测量和记录并实时显示燃烧温度。

本示例中，燃烧模式通过换热介质的温度、气体流速、可燃性气体的构成中的一个或多个因素确定。

其中，可燃性气体的构成和气体流速由测控装置控制甲烷质量流量计1315、空气质量流量计1334和氮气质量流量计1324以改变甲烷、空气和氮气各气体在混合气体中的占比实现。

换热介质的温度由测控装置1400控制水浴锅的温度实现。

本示例中，测控装置1400至少需要满足以下需求：

过程控制：根据预定参数完成试验过程控制；

参数测量：试验过程中完成试验数据(温度、流量)采集并实时显示、存储数据；

数据处理：试验后处理试验数据。

测控装置可以采用技术成熟的测试技术方案，其主要组成为：

主控计算机：内装测控系统软件；

自动测量与控制组件：温度记录仪、质量流量控制器；

其他控制组件：水浴锅；

信号电缆：测量电缆、控制电缆、电源线等；

操作台：安装工控机、显示器、键盘鼠标、指控件等；

其中，主控计算机用于完成试验数据采集任务、实时进行数据存储、实时数据曲线显示、事后数据处理；控制质量流量控制器完成试验控制任务。

温度记录仪用于记录燃烧网上位于不同半径处安装的热电偶的温度。

质量流量控制器的功能是根据实际需要设定的流量参数控制气体流量。(在本示例中，质量流量控制器即分别对应于甲烷质量流量计1315、空气质量流量计1334和氮气质量流量计1324)，质量流量控制器还保留一定可调裕量。

水浴锅可以用于加热和冷却，在本示例中，可以向空腔中通入高温的循环热水使燃烧网边缘具有稳定的温度；同时可以向腔室中通入常温或温度较低的循环水，使进入第二气流通道的气体保持恒定的温度；应当理解的是，通过水浴锅向空腔和腔室内通入循环水的温度是根据实际需要进行调整的，二者可以温度相同，也可以温度不同。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。