Горение смесевого твердого топлива
Дипломная работа - Авиация, Астрономия, Космонавтика
Другие дипломы по предмету Авиация, Астрономия, Космонавтика
системном блоке персонального компьютера.
Схема стенда представлена на рис. 4. Стенд включает в себя :
). УПД (см. Приложение 1);
)..Камеру для проведения киносъемки (фотоаппарат);
). Проектор для создания подсветки;
). Систему подачи азота, состоящую из баллона с азотом, редуктора и ЭПК;
). Систему измерения давления, состоящую из частотного датчика давления, станции ПН 1775, АЦП, компьютера;
). Пульт управления всеми цепями;
). Систему измерения скорости горения, состоящую из контактов реперов и АЦП.
Экспериментальное исследование проводиться следующим образом. Из топлива вырезается образец сечением 10*10 мм и высотой 10 мм. В него производиться закладка двух реперов (проволочек). Образец приклеивался на подложку из органического стекла. Боковые поверхности образца покрывались слоем лака 30-40 мм из сополимера метилметакрилата и полистирола для того, чтобы исключить горение образца по боковой поверхности. К верхней части образца приклеивался воспламенитель, состоящий из тонкой пластинки того же топлива с намотанной на ней нихромовой проволочкой. Образец вместе с подложкой крепится к державке. Концы нихромовой проволочки воспламенителя припаиваются к контактам держателя образца. После чего держатель устанавливается на основание бомбы. Сверху устанавливается корпус бомбы таким образом, чтобы кварцевые окна были напротив образца, и закрепляется разрезной шайбой. Включается осветитель и фотоаппарат устанавливается таким образом, чтобы образец топлива находился в кадре.
Открывается кран азотной магистрали и редуктором устанавливается нужное давление (от 1 до 8 МПа). После чего дверь бокса закрывается.
Последовательность дальнейших действий :
). Включается электропневмоклапан (ЭПК) для подачи азота.
). Включается фотоаппарат.
). Включается воспламенение.
). По прошествии 10-15 с (ориентировочное время для полного сгорания образца) выключается воспламенение и ЭПК.
3.2 Аналогово-цифровой преобразователь
АЦП необходимо выбрать исходя из того, чтобы устройство подходило по техническим характеристикам, то есть могло воспринимать аналоговый сигнал со станции ПН 1775, с контактов реперов, и по возможности было предельно простое в эксплуатации и коммутации.
Я остановил свой выбор на многофункциональной плате АЦП PCL-818 L. Плата содержит специальный инструментальный усилитель для обработки очень маленьких входных сигналов (есть большой выбор коэффициентов усиления), что пригодится, при снятии сигнала с реперов. Таким образом, возможно измерение низкоуровневых сигналов без дополнительных внешних устройств нормализации сигналов. Число каналов АЦП позволяет одновременно получать информацию как о перегорании проволочек (в методе перегорающих реперов) так и электрический сигнал с датчика давления. Нет необходимости монтажа мультиплексора, который будет обеспечивать переключение каналов для их дальнейшей регистрации, так как он входит в состав данного устройства. Еще один плюс этого устройства заключается в том, что возможно получение, анализ и обработка полученной информации в стандартных приложениях Windows - Basic, Pascal, C++. Для Windows 3.1/95/NT - DLL.
Технические данные:
Время преобразования: 25 мкс.
Диапазон входного напряжения: 10 В, + 5 В, 2,5 В, 1,25 В, 0,625В.
Максимальный поток данных: 40 кГц для всех диапазонов входного напряжения.
Предел основной погрешности измерения:
Коэф. усиления = 1: 0,01% шкалы 1 МР.
Коэф. усиления = 2 и 4: 0,02% шкалы 1 МР.
Коэф. усиления = 8: 0,04% шкалы 1 МР.
Габаритные размеры: 155 х 100 мм.
Внешний соединитель DВ - 37.
Порты ввода/вывода: каждая плата занимает область из 16 портов ввода/вывода.
Энергопотребление: по+5 В -до 180 мА, по+12 В -до 100 мА, по -12 В - 14 мА
4. Обработка и анализ экспериментальных данных
4.1 Методика обработки экспериментальных данных
На кафедре Космические аппараты и двигатели БГТУ разработана методика исследования поля излучения высокотемпературных объектов.
Ее особенности - регистрация лучистого потока в цветовом изображении на цифровой приемник - фотокамеру или видеокамеру (Рис. 5) с дальнейшей автоматизированной обработкой.
Рис. 5. Исходная фотография пламени в УПД
Цвет пикселя матрице цифрового фотоаппарата состоит из трех базовых цветов - красного, зеленого и синего, длина волны которых достаточно точно известна, причем спектральная ширина этих диапазонов весьма мала. Построение цветовой гаммы определяется интенсивностью каждой из этих составляющих сигнала, которая, в принципе, может быть определена.
Современные цифровые фотоприемники позволяют организовать, без каких-либо дополнительных устройств адаптацию и передачу зафиксированного изображения на компьютер. Цифровые измерительно-информационные устройства обладают существенно более высоким уровнем помехозащищенности, уровнем потери информации, минимальными погрешностями при ее обработке. На компьютере производится обработка сигнала в графическом редакторе, например, используя Photoshop (Рис 6), можно провести масштабирование объекта, выбрать интересующую область, скорректировать изображение и т.п. Опции этого продукта позволяют определить величину яркости в любой точке для выбранной длины волны. Далее, применяя вышеописанный аппарат определения цветовой температуры, можно провести построение поля температур пламени.
Рис. 6. Фотогра