Горение смесевого твердого топлива
Дипломная работа - Авиация, Астрономия, Космонавтика
Другие дипломы по предмету Авиация, Астрономия, Космонавтика
?отоплёнке в режиме покадровой съёмки или с помощью цифровой фотокамеры граница яркого пламени, т. е. поверхность горения. При фотографировании необходимо исключить задымленность пространства между образцами и окнами. Это обеспечивается продувкой газом наддува внутренних поверхностей окон, что позволяет осуществить только, располагая штуцеры подачи инертного газа в нижней части корпуса в районе окон. Скорость горения, как и в большинстве других методов, определяется по толщине сгоревшего свода за фиксируемый промежуток времени. Что касается времени, то оно точно определяется с помощью специальных счетчиков кадров, имеющихся на кинокамерах. Для толщины сгоревшего свода это не удается сделать без принятия специальных мер. При абсолютно жестком закреплении образца топлива, в кадре кинокамеры происходит смещение образца топлива. В определении стационарной скорости погрешность будет незначительной. Но при измерении нестационарной скорости ошибка окажется существенной. В этом случае для повышения точности применяют специальные репера отсчета. Репер неподвижно закрепляется на державке образца. Поэтому можно очень точно фиксировать на фотокадрах положение поверхности горения относительно репера.
На каждом из кадров на фоне сплошной засветки поля кадра, определяемой свечением пламени и подсветкой через окно источником мощного излучения, отчетливо видны границы образца и репера, сквозь которые свет источника не проходит. Отличие в кадрах заключается в положении поверхности горения. В момент времени t1 она находится на расстоянии h1 от поверхности репера, а в момент времени t2 соответственно на расстоянии h2. Разность этих величин и является толщиной сгоревшего свода за рассматриваемый промежуток времени.
Достоинства метода:
.отсутствие влияния на процесс горения топлива;
возможность определения как стационарных, так и нестационарных скоростей;
возможность совмещения измерения скорости горения с определением других характеристик процесса горения (например: измерение температуры по высоте пламени с помощью оптических методов).
Недостатки метода:
сложность обеспечения прозрачности внутреннего объёма и окон;
сложность системы регистрации и последующей обработки результатов;
2.2.2.4 Ультразвуковой метод
Метод основан на зондировании образца топлива или топливного заряда звуковыми импульсами высокой частоты. Звуковые частоты более 20 кГц, называемые ультразвуковыми, обладают свойствами, которые позволяют использовать их для диагностирования материалов. Если направить пучок с интенсивностью Jo вдоль образца топлива по направлению к поверхности его горения, то он после отражения от границы топливо - газ, т. е. отражения от поверхности горения, вернется в виде отраженного пучка с меньшей интенсивностью J2.
Время между подачей зондирующего импульса и возвращением отраженного импульса назовем временем смещения tсм. Это время будет зависеть от толщины материала, т.е. от высоты образца, и от скорости распространения волны в данном топливе. Зная скорость распространения колебаний и фиксируя время смещения, можно определить высоту образца h = tсмc / 2.
Топливо горит при повышенном давлении, поэтому внутренний объем камеры необходимо герметизировать. Для обеспечения прочности стенки камеры сгорания изготавливаются из прочного материала, стали. Источник ультразвуковых импульсов располагается с внешней стороны камеры. При такой схеме ультразвуковой поток будет проходить сначала через стальную стенку, а уже затем через топливный образец. Источником ультразвуковой волны является ультразвуковой преобразователь. Возможно использование магнитострикционных и пьезоэлектрических ПР. Питание ПР осуществляется от высокочастотного генератора.
Достоинства метода:
отсутствие вмешательства в процесс горения;
измерение стационарных и нестационарных скоростей;
возможность применения в условиях модельных установок для топливных образцов и в двигателях с торцевыми зарядами.
Недостатки метода:
достаточная сложность измерительного оборудования;
необходимость предварительного экспериментального исследования с целью определения скоростей распространения звуковой волны в топливе и буферном материале;
зависимость скорости распространения волны от температуры.
2.2.2.5 Выбор метода измерения скорости горения образца топлива
Скорость горения измеряется с помощью метода перегорающих реперов (проволочек).
Для реализации метода в образец заделывается тонкие (толщиной 0,1 - 0,2 мм) медные проволочки - репера. Каждый из реперов включен в свою электрическую цепь, питаемую напряжением 12 В. При подходе фронта горения репера поочередно перегорают, что фиксируется на устройстве регистрации в моем случае компьютере. В момент перегорания репера нарушается целостность цепи и исчезает регистрируемый электрический сигнал. Если одновременно фиксировать время от компьютера или например, от кварцевого генератора, то нетрудно определить время между моментами перегорания реперов ?t. Знание точного расстояния между реперами h, которое измеряется в процессе изготовления образца, дает возможность расчета скорости горения:
т = h/?t
Следует иметь в виду, что значение скорости является средней в интервале времени ?t. Степень осреднения зависит от величины базы h, Уменьшая базу и используя несколько реперов, можно определить изменение скорости во времени, то ес?/p>