Горение смесевого твердого топлива
Дипломная работа - Авиация, Астрономия, Космонавтика
Другие дипломы по предмету Авиация, Астрономия, Космонавтика
именительно к излучению частиц, основан на сравнение излучения пламени с излучением определенного тела, помещенного за пламенем. При помощи пирометра с малым угловым раскрытием могут быть измерены три величины:1 - энергетическая яркость излучения только самого пламени; при таком измерении излучающий задний фон (например, нагретую стенку печи) закрывают черной охлаждаемой пластиной, на которую визируют пирометр через толщу пламени;2 - сумма энергетических яркостей излучения пламени и горячего тела, расположенного за пламенем (например, стенки печи);3 - энергетическая яркость излучения только одного заднего фона.
Имеются следующие соотношения (индекс 3 относиться к заднему фону).
(1)
(2)
Где ? - постоянная Стефана - Больцмана.
Из уравнения (2) получим коэффициент поглощения пламени:
(3)
Из определения понятий излучательной способности ? и коэффициента поглощения ? вытекают условия, при которых закон Кирхоффа справедлив не только для спектральных (?? = ??), но и интегральных величин (? = ?), вследствие чего можно считать, что:
а) пламя дает серое излучение
б) нагретый задний фон дает либо серое, либо черное излучение с температурой, равной температуре пламени.
Из уравнения (1) следует:
,
где излучательная способность определяется из уравнения (3).
При высоких концентрациях сажи эту величину, таким образом, можно приблизительно как независящую от длины волны.
Согласно теории Ми, излучение пылеугольного пламени является серым. Вследствие относительно больших размеров частиц угольной пыли в сравнении с длиной волны излучение заднего фона будет не только поглощаться частицами, но и в определенной мере рассеиваться ими. В этом случае будет относительно большой коэффициент поглощения и соответственно измеренная температура окажется заниженной.
Вследствие четко выраженного селективного характера газового излучения предположение о сером излучении несветящегося пламени может привести к большим погрешностям. Необходимо, чтобы выполнялось второе из упомянутых выше условий. Если температура заднего фона слишком велика, то и измеренная температура пламени окажется завышенной, и наоборот.
На практике при точном измерении энергетической яркости L3 встречаются трудности, связные с изменением температуры заднего фона. В исследовательских целях этот метод, однако, применяется часто. Среди преимуществ метода возможность измерения не только температуры, но также излучательной способности и энергии излучения.
2.2.1.2 Яркостная пирометрия
Температура светящегося и не светящегося пламени могут быть измерены двумя сходными методами: методом Курлбаума или методом обращения линий. Оба метода очень сходны с методом Шмидта и основаны на сравнении излучения пламени с излучением расположенного за ним черного тела в ограниченном интервале длин волн. Таким образом, к пламени должен быть доступ с двух противоположных сторон. В методе Курлабаума излучение сажи сравнивается излучением заднего фона. Во втором методе несветящееся пламя окрашивается добавкой какой-либо соли (например, NaCl), что приводит к линейчатому спектру. Во время измерения температура, а, следовательно, и яркость сравнения черного излучателя должны так изменяться, чтобы изображение, наблюдаемое при помощи спектрометра сквозь пламя, исчезло при наблюдении пламени. Визуальное сравнение с помощью спектрометра в методе обращения линий правомерно, однако субъективно. Вместо сравнения яркостей может быть произведено сравнение энергетических яркостей излучения с помощью фотоумножителя.
Ввиду того, что наблюдение ограничено малым диапазоном длин волн, может быть применен закон Кирхгоффа ?? = ??, тогда из уравнения (2) при L2 = L3 следует T3 = T. Температура заднего фона определяется по градуированной кривой температура заднего фона - ток нагрева.
Точность при сравнении яркостей свечения может быть несколько повышена, если пламя не слишком сильно мерцает и его яркость не меняется. Кроме того, пламя не должно быть оптически очень толстым, так как иначе ? > 1 и задней фон через пламя не будет различаться. Те же условия должны соблюдаться при энергетическом сравнении. В этих случаях рекомендуется определять температуру из соотношения:
Где ?e - эффективная длина волны.
Трудности при сравнении яркостей возникают также при сильных температурных градиентах по оптической оси измерительного устройства. Сравнение энергий приводит в этом случае к температуре, усредненной по соответствующему объему.
При обработке результатов измерений следует всегда иметь в виду, излучение каких компонентов пламени измерены. Как правило, температура сажи совпадает с точностью до нескольких градусов с температурой окружающего газа. При известных условиях температура сажи может, однако, значительно превосходить температуру газа из-за освобождения теплоты реакции. В случае несветящегося пламени измеряется температура окрашенных слоев методом обращения линий. Результат зависит от того, каким образом добавляется красящее вещество. Энергия излучения паров красящего вещества обусловливает понижение температуры пламени на несколько градусов.
В том случае, когда к пламени имеется доступ только с одной стороны, описанные выше способы не применимы. Поскольку пламя является оптически достаточно плотным, можно измерить температуру пламени в видимой области спектра посредством яркост?/p>