Навигация
Экспериментальная установка, методика проведения измерений, анализ полученных данных
39417
знаков
8
таблиц
8
изображений
2.1. Экспериментальная установка, методика проведения измерений, анализ полученных данных.
Нами проводилось исследование распределения температуры в факеле при температуре окружающей среды 20º С и давлении 768 мм.рт.ст. вертикально стоящей горелки. В качестве горючего используется газ пропан-бутан, окислитель – воздух. Установка заземлена.
Достижение максимальной температуры для данной горелки возможно при оптимальном соотношении для нее подачи окислителя и горючего. Смешивание компонентов происходит в рабочем теле горелки, таким образом в сопло поступает приготовленная смесь исходных компонентов.
Подача воздуха регулируется увеличением зазора диффузора горелки, обеспечивая подсос воздуха в рабочий объем горелки. Возможность регулировки таким образом достаточно ограничено и осуществляется в основном изменением подачи горючего (газ) в рабочий объем.
Получаемое пламя на протяжении значительного удаления от сопла стабильно и осесимметрично. Это разрешает нам применять термоэлектрические методы определения температур.
В качестве термоэлектрического датчика применяется хромель-алюмеливая дифференциальная термопара.
Рабочий спай термопары, помещаемый в пламя крепится на электроизолирующей тефлоновой подставке, закрепленной на препаратоводителе, конструкция которого позволяет перемещение в горизонтальном и вертикальном направлениях, что дает возможность измерить температуру в любой точке факела.
Регистрирование т.э.д.с. осуществляется с помощью осциллографа С1-112А.
4 
1
3
8
7
5
6
14
 | |||
 | |||
9
10
15
 | |||||
 | |||||
 | |||||
12
11
2
2
8
13
Рис.4. Схема экспериментальной установки
|
Распределение температур в факеле исследуемой горелки
2 5 1
5
2
5 3 1
2 5 3 1
2
5 4 3 1
Рис.5. Экспериментальное распределение температур в факеле исследуемой горелки.
Таблица 1.
 | ||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||
| Сечение 1 | r, mm | T, Cº |
| 5 | 0 | 170 |
| 4 | 2.75 | 440 |
| 3 | 6.13 | 530 |
| 2 | 6.81 | 485 |
| 1 | 7.5 | 420 |
|
|
Из газового баллона (13) газ (пропан-бутан) через редуктор (12) по трубопроводу подавался на игольчатый клапан (9), с помощью которого регулировалась подача газа. После чего газ пройдя через ротаметр (11) и пламегаситель (10) попадал в горелку. Пламегаситель использовался с целью безопасности, для предотвращения эффекта попадания пламени в трубопровод и возгорания газового баллона. Рабочим телом в пламегасителе являлась металлическая стружка (в частности алюминий) с большим коэффициентом теплопроводности.
Конструкция горелки допускала регулировку (14) подачи окислителя (воздуха) в рабочий объем, тем самым достигалось стационарность пламени. Хромель-алюмелевая рабочая термопара (4) устанавливалась на препаратоводитель (1), который позволял перемещать рабочий спай термопары по вертикали и горизонтали с точностью 0,05 см. Второй спай термопары (5) находился при 0º С, чтобы исключить влияние температуры окружающей среды.
Для того чтобы определить структуру факела нами была измерено распределение температур в четырех горизонтальных сечениях. Четко прослеживается наличие малого конуса в пламени горелки.
Сечения выбирались следующим образом: 1-е сечение – у сопла горелки, 2-е сечение – на расстоянии 1/3 от общей длины малого конуса, 3-е сечение - на расстоянии 2/3 от общей длины малого конуса, 4-е сечение – у вершины малого конуса.
Анализируя полученные результаты можно сказать следующее: структура полученного факела аналогична найденной в работе [6].
Геометрически факел представляет собой сужающуюся вверх осесимметричную структуру. Внутри большого конуса светло-синего цвета наблюдается малый конус насыщенного голубого цвета. У вершины малого (внутреннего) конуса располагается зона желтого свечения, соответствующая найденной в работе [6], разложению тяжелых углеводородов и образованию конденсированной дисперсной фазы углерода (сажи).
Факел стабилен приблизительно до зоны желтого свечения, располагающейся на расстоянии ¾ длины факела начиная от торца сопла. Данная нестабильность обусловила невозможность получения точных значений температур верхней четверти факела.
По оси факела температура возрастает по мере удаления от торца сопла и достигает максимума у нижнего края зоны желтого свечения. Далее наши измерения регистрируют падение температуры пламени, таким образом данные по указанной выше причине (нестабильности) мы привести не можем.
Нам представляется, что как и в работе [6], механизм горения у торца сопла носит диффузионный характер. По мере продвижения по факелу, перемешивание окислителя и горючего улучшается и определенную роль начинает играть кинетическая составляющая, что и обуславливает повышение температуры у края зоны желтого свечения. Что касается постоянства температуры внешнего края большого конуса, то она по нашему мнению определяется диффузией окислителя из внешнего воздуха в зону реакции.
Таким образом полученная структура факела по нашему мнению обусловлена режимом диффузионного горения горючего (пропан-бутановая смесь применяемая в бытовой технике и окислителя воздуха) с постепенным увеличением кинетической составляющей (и температуры), которая достигает максимального значения у нижнего края зоны желтого свечения.
ГЛАВА 3. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ ИССЛЕДУЕМОЙ ГОРЕЛКИ.
Полученные экспериментальные результаты хорошо описывают распределение температур в факеле стационарного пламени. В случае быстропротекающих процессов или нестационарных пламен необходимо получить более высокое временное и пространственное разрешение.
Это может быть достигнуто с помощью применения оптических методов определения температур.
Таким образом нами для получения распределения температур в верхней части пламени предполагается использовать методику предложенную в [8].
Изготовленный в указанной работе прибор и предложенная методика разрешает регистрировать излучение из локального объема факела одновременно на четырех длинах волн. Это с одной стороны разрешает избежать ошибок при случайном попадании одной из рабочих длин волн на длину волны соответствующей линии излучения элемента или в полосу излучения молекулярного спектра.
Таким образом применение указанной методики позволит нам в дальнейшем регистрировать быстропротекающие процессы. И в случае необходимости совместив одну из рабочих длин волн с характеристической линией излучения исследуемой реакции сделать заключение о механизме горения интересующего нас вещества.
Выводы.
1. Примененная методика измерения температур с помощью термопары дала возможность получить распределение температур в факеле в зоне его устойчивого горения.
2. Определенное распределение температур в факеле позволяет сделать предположение о диффузионном режиме горения у сопла, и последующим возрастанием роли кинетического режима горения с увеличением расстояния от торца факела, и достижения максимальных температур у нижнего края зоны желтого свечения.
3. Постоянство температур внешней поверхности факела определяется диффузией кислорода из внешнего воздуха в зону реакции.
4. Для получения более точных результатов и в частности в верхней части факела, необходимо применять методики определения температур оптическими методами, обладающими большим пространственным и временным разрешением.
Список литературы
1. Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. Пер. с нем. 1980 544 с.
2. Температурные измерения. Справочник. /Геращенко О.А., Гордов А.Н., Еремина А.К. и др.: Отв.ред. Геращенко О.А.-Киев: Наукова думка, 1989.-709 с.
3. Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. Сборник задач и вопросов по теплотехническим измерениям и приборам: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 328 с.
4. Брамсон М.А. Инфракрасное излучение нагретых тел. М.: Наука, 1964.-223 с.
5. Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур. М.: Наука, 1982. 296 с.
6. Гейдон А.Г., Вольфгард Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура. Пер. с англ. –М: Металлург, 1959. -333 с.
7. Шейндлин А.Е. Излучательные свойства твердых материалов. М.: Энергия, -1974. 350 с.
8. Трофименко М.Ю. Особенности структуры факела пламени твердых смесевых систем на основе перхлората аммония. Диссертация на соискание степени канд. физ.-мат. наук, Одесса, 1999.
Похожие работы
... . 35 МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ЧУВАШСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И. Н. УЛЬЯНОВА Факультет физико-техническийКафедра теплофизики ДИПЛОМНАЯ РАБОТА на тему: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА ШНУРОВАНИЯ В ПРОПАНОКИСЛОРОДНЫХ СМЕСЯХ Дипломник __Мещеркин Константин Валерьевич_____ (фамилия, имя, отчество) Научный руководитель к. т. н., доцент Афанасьев В.В. ...
... и сигнализация нарушений и аварийных ситуаций с их протоколированием; Возможность дистанционного управления регулирующими исполнительными механизмами; Надежность. Для более эффективного функционирования системы автоматизации можно предъявить к Scada-пакету следующие требования: Контроль над технологическим процессом, состояние технологического оборудования и управление процессами и ...
... расчет величины затрат необходимых для внедрения этого проекта в производство. Оценить изменение себестоимости продукции получаемой в цехе первичной переработки нефти и получения битума. В цехе установлено две печи: для нагрева нефти П-1 и для подогрева мазута и пара П-3, после реконструкции должна быть установлена печь, которая полностью заменит обе печи П-1 и П-3. Производительность печи по ...
... тепловой нагрузки. Для перехода на дистанционное управление служит блок 14 (БРУ-У), соединенный через пускатель 75 (ПРБ-74) с двигателем 16 (МЭО 25/100), перемещающим P.O. III. Теплота сгорания топлива контролируется датчиком 17 (КГ-7093.01), корректирующий импульс формируется во вторичном приборе 18 (КГ-7093.02). Коррекция задания при изменении тепловой нагрузки осуществляется с помощью блока ...
0 комментариев