Курсовая работа: Методики диагностики пламен углеводородных топлив

Первые экспериментальные исследования термопары пламен были выполнены методом зондирования фронта тонкими (20мкм) термопарами. Наряду с термопарами применяли и термометры сопротивления, а также, методы оптической интерферометрии, пневматического зонда, треков, поглащения радиации и радиационной пирометрии. Но все же метод с термопарами предпочтительнее, так как сочетает высокую точность измерения локальной температуры с хорошим пространственным разрешением.

При очень высоких температурах пламен термопарный метод лучше не применять по следующим причинам:

1) при температуре 1770 – 2270 К материал обычно используемых термопар разрушаемых;

2) при высоких температурах растут радиационные потери, а способы ведущие к их уменьшению, приводят к значительному уменьшению измерительной аппаратуры;

3) при больших скоростях потоков значительными и трудно учитываеми становятся погрешности, обусловленые аэродинамическими искажениями;

4) внесение термопары в пламя может повлиять на химические процессы в пламенах;

5) при быстро меняющихся температурах термопарный метод непригоден вследствие инертности термопар.

Спектроскопия пламен.

УФ- и ИК-спектроскопия пламен.

Превращение молекул топлива во фронт пламени сопровождается испусканием света в различных спектральных областях. Поэтому спектроскопия пламен, как бесконтактный метод, с давних пор была главным инструментом исследования процессов горения.

Обнаружение и идентификация спектров неизвестных активных частиц, существование которых не доказано, но участие их в процессах горения предполагается на основе косвенных данных, все еще остается задачей современной спектроскопии.

Спектр углеводородных пламен в видимой УФ области содержит яркие системы полос ОН, СН и полосы Свана.

В УФ-области есть также система полос НСО и СН₂ О. Излучение этих молекул обусловлено ярким окрасом фронта пламени.

В ИК-спектрах углеводородных пламен присутствуют яркие полосы излучения молекул воды и диоксида углерода.

Обшая характеристика методов лазерной спектроскопии.

В настоящее время широкое распространение получили лазерные методы исследования пламен. Чрезвычайно высокая плотность энергии, полученная в лазерах, а также довольно большая длина когерентности послужила основой для развития следующих методов:

1) внутрирезонаторной лазерной спектроскопии (ВРЛС);

2) спектроскопии лазерно-индуцированной флуоресценции (СЛИФ);

3) спектроскопии спонтанного комбинированного рассеивания (ССКР);

4)спектроскопии когерентного антистоксового комбинационного рассеивания (СКАКР);

5) оптогальванической лазерной спектроскопии (ОГЛС);

6) спектроскопии лазерного магнитного резонанса (СЛМР).

Лазерные методы.

Зондирование пламени пробоотборниками.

Введение зонда в неравновесную среду, какой является зона фронта пламени, вызывает ряд опасений но они не всегда оправдываются.

Зонд представляет собой кварцевую трубку с оттянутым капилляром в форме усеченного конуса с углом раствора 10-15^° . Общая длина капилляра до 8 мм, внутренний диаметр его входного отверстия 35 мкм, а наружный не превышает 100-350 мкм.

Такая конструкция зонда позволяет вводить его в пламя без какого-либо влияния на фронт.

ЭПР -спектроскопический метод.

Метод ЭПР позволяет измерять концентрацию атомов и радикалов в пламенах. Пламя помещают под резонатором радиоспектрометра. Важно не допускать изгиба в трубке пробоотборника, т.к. всякое торможение скорости потока приводит к потерям активных частиц из-за их гибели на стенках. Внутреннюю поверхность кварцевой трубки, ведущей от пробоотборника к резонатору, следует обрабатывать фтористоводородной кислотой, а затем насыщенным раствором тетрабората калия.

Схема установки для ЭПР -спектроскопического зондирования пламен:

1-пробоотборник;

2-магнит спектрометра;

3-резонатор;

4-сосуд с жидким азотом;

5-монометр;