柴油引燃天然气火焰温度场和碳烟浓度场分析

针对柴油引燃高压直喷天然气火焰温度场和碳烟浓度场尚不明确的问题,在定容燃烧弹平台上,采用高压直喷天然气共轴喷射器,利用高速彩色相机结合双色法研究了不同油/气喷射压力和油/气喷射间隔对高压直喷天然气燃烧后的火焰温度和碳烟KL值分布特性。研究结果表明:高压天然气被引燃后的火焰平均温度和碳烟平均KL值均随着油/气喷射压力的升高而降低,因此为降低碳烟KL值应提高油/气喷射压力。当油/气喷射间隔为0.8 ms时,高压天然气射流火焰平均温度最高,最高达到2318 K;当喷射间隔为0.4 ms时,火焰的平均温度最低,最低为2148 K;相同时刻下,油/气喷射间隔0.8 ms的碳烟平均KL值相较于0.4 ms的工况最多提高了112.8%,相较于喷射间隔1.2 ms的工况最多提高了49.02%;试验结果表明:为降低高压直喷天然气燃烧时的碳烟生成水平,应将喷射间隔设定在柴油喷射结束之前。本文为HPDI天然气发动机的燃料喷射策略和降低碳烟生成的相关研究提供基础参考。

RTO装置火焰温度型分析仪日常维护探讨

针对部分化工企业RTO装置因未在废气收集管道上设置在线分析仪或其维护保养不当而造成生产安全事故的问题,以污水处理含烃废气提标改造项目为例,介绍了RTO装置工艺处理流程,阐述了在线分析仪的选择、火焰温度型分析仪(FTA)启用、零点和量程标定方法及日常维护保养的重点注意事项,为其他相关企业RTO装置日常维护保养工作提供良好借鉴。

基于双波段比色与计算机视觉构建火焰温度场

热辐射是大学物理实验教学的重要内容。采用热辐射的双波段比色法与计算机视觉技术,成功设计并搭建了一个用于构建火焰温度场分布模型的实验装置。该装置通过计算机视觉系统采集和匹配不同波段下的火焰热辐射数据,并依据双波段比色法的理论对实验数据进行计算,最终得到了火焰温度场分布模型。同时,还使用Python语言开发了一套自动化采集与计算程序。通过该装置,深入研究了不同因素对火焰温度和温度场分布的影响,并运用所测得的实验数据成功验证了普朗克黑体辐射定律。

不同海拔条件下柴油燃烧火焰温度和碳烟特性研究

为了研究海拔条件对柴油机冷起动阶段柴油燃烧过程的影响,在定容燃烧弹台架上模拟了平原和海拔2000 m工况下柴油机缸内的热力学状态,利用双色法获取了不同工况下柴油火焰温度和表征碳烟浓度的KL因子分布.结果表明,随着海拔由0 m增加至2000 m,环境温度、压力同时降低产生了耦合作用,导致柴油滞燃期由2.0 ms增大至3.13 ms.海拔升高后,柴油燃烧过程中平均火焰温度降低,局部高温区域消失,KL因子总量减少.海拔条件变化影响了碳烟特性和火焰温度的关系.随着海拔升高,火焰温度降低,导致碳烟氧化主导阶段碳烟氧化速率降低,局部火焰温度对局部碳烟浓度的影响减小.

基于相机响应函数和双色测温的火焰温度场重建方法

为简单高效非侵入式测量火焰温度,基于相机响应函数和双色测温法,提出1种非侵入式火焰温度场重建技术。利用传感器成像原理,重新推导双色测温公式,内置色彩滤波器阵列的CMOS相机经过辐射自校准后,得到相机响应函数,进而揭示数字像素强度与辐照度之间关系;基于辐照度比值并通过彩色图像红绿通道,重建火焰二维温度场,将重建的温度值与热电偶测量值进行比较。研究结果表明:火焰温度场分布存在明显的高温锋面和轴向双峰特点,重建温度与测量值最大相对误差约为6.34%,吻合良好。该方法可以准确反映温度场分布特征和结果,基本实现非侵入式温度场有效重建。

基于图像比色技术的火焰温度识别方法研究

该文提出一种基于图像比色技术识别火焰温度的方法。在分析热辐射理论、黑体辐射理论、火焰特性、CCD工作原理的基础上,重点阐述了基于图像的比色测温技术,为最终构建测温系统进行铺垫。建立图像比色测温的硬件系统,根据比色测温原理进行系统标定,以酒精灯火焰为实测对象进行温度测量。试验结果证明,该文所建立的测温系统和采用的测温方法,可以有效测量火焰温度。

基于绝热火焰温度的空气钻井井下燃爆界限预测方法研究

为进一步准确、高效预测空气钻井井下燃爆界限,首先基于恒压、恒焓原则下的绝对焓守恒理论,推导出CHO化合物燃烧的绝热火焰温度普适模型,提出使用绝热火焰温度预测空气钻井井下燃爆界限的方法;然后利用高温高压(0.1×10^(6)~10×10^(6)Pa,20~90℃)条件下的甲烷-空气燃爆实验数据,分析燃爆界限预测结果的有效性;最后,以马1-X井为例,提出基于绝热火焰温度预测燃爆界限的钻井现场应用方法。研究结果表明:预测结果与实验结果一致性较高,最大绝对误差为3.84%;随着井深增加,井下燃爆界限范围不断变宽,燃爆上限变化幅度大于燃爆下限;通过摩尔分数与体积流量之间关系,能够使燃爆界限以甲烷产量的形式得以表现。研究结果可实现在钻井现场快速、准确预测燃爆界限,为预防井下燃爆、提高空气钻井安全性提供一定参考。

基于可见光辐射特性的垃圾焚烧炉膛火焰温度测量方法与装备

火焰温度是表征垃圾焚烧炉炉膛内燃烧状态的最重要参数之一,测量火焰温度已成为燃烧诊断的主要方式。本文基于城镇生活垃圾火焰特性和CCD图像技术,将图像处理技术、图像标定以及辐射测温原理有机结合,提出一种基于可见光辐射特性的垃圾焚烧炉膛火焰温度测量方法与装备,并将该方法应用于生物质火焰实验以检测其测温精度。结果表明,该图像测温法的测量结果准确性较高,与热电偶测量值的误差小于5%。该方法可以得到焚烧炉火焰的二维温度场分布,具有快速响应、适应能力强、应用范围广等优点。

中国空间站燃烧科学实验柜火焰温度及碳烟体积分数地面重建

基于双色法和Tikhonov正则化算法,应用燃烧科学实验柜科学实验系统开展乙烯扩散火焰二维和三维温度及碳烟体积分数分布重建实验,以期为将来的微重力-常重力燃烧对比实验提供技术支持和地面数据。研究结果表明:火焰温度的计算误差约为3.03%,碳烟体积分数的计算误差约为3.86%;火焰温度沿径向先升高后降低,其峰值出现在靠近火焰边缘的位置;火焰上游处的碳烟体积分数分布呈中心低、四周高的趋势,而火焰下游的碳烟体积分数峰值则出现在火焰中心区域;依据SN571、SN610和SN573光学诊断设备采集的图像信息重建的峰值温度分别为1942、1954和1981 K,最高碳烟体积分数分别为11.34×10^(-6)、11.23×10^(-6)和11.02×10^(-6);三维重建的温度和碳烟体积分数分布与二维重建的分布一致,三维重建出的火焰峰值温度约为1900 K,最高碳烟体积分数约为10.60×10^(-6)。

基于粒子群算法的非灰火焰温度及发射率检测

为了简单并且准确地检测非灰性火焰的温度和发射率,提出了一种基于粒子群算法的多波长测温法。首先,使用光谱仪检测乙烯层流扩散火焰,得到了不同波长不同位置的光谱辐射强度信息;随后,基于光谱辐射强度采用前述提出的基于粒子群算法的多波长测温法计算了乙烯火焰不同位置的温度和发射率,并将计算结果与采用热电偶和比色法的测温结果进行对比,验证了研究提出的方法的可行性和准确性。将该检测方法拓展应用到垃圾焚烧炉炉膛火焰,协同使用光谱仪和多光谱相机,先对光谱仪数据采用研究所提的多波长法计算了发射率函数,修正多光谱相机对应的波段发射率比值,然后将发射率比值和多光谱相机得到的炉膛火焰单色辐射强度用于比色计算,得到了修正的炉膛火焰的温度云图和发射率分布图,修正前后温差达到150 K;并进一步估算了炉膛火焰吸收系数和烟黑体积分数沿视线方向的平均水平,反映了垃圾焚烧炉炉膛内不同区域燃烧情况的差异性和辐射介质的空间分布不均匀性。

环形油池火燃烧火羽流火焰温度及高度模拟研究

采用FDS数值模拟方法,对火焰融合和火焰未融合两种状态下的环形油池火燃烧火羽流温度及火焰高度进行研究。结果表明:火羽流中心线最高温升的变化趋势与火焰状态密切相关。引入环径比δ,定义了新的无量纲火焰高度H*。δ相同时,H*随火源热释放速率的增大而增大;火源热释放速率相同且火焰发生融合时,H*随δ的增大呈现上升趋势;火源热释放速率相同且火焰未融合时,H*随δ的增大呈现下降趋势。并在火焰融合和未融合两种状态下提出了火焰高度表征模型。

基于绝热火焰温度法的掺氢天然气爆炸下限计算模型

本文分析了管输泄漏条件下掺氢天然气爆炸下限(LEL)的影响因素,基于贫燃料化学反应式和燃烧过程中的热力学平衡,依靠爆炸下限处绝热火焰温度法建立了针对掺氢天然气的多元可燃气体爆炸下限计算模型。结果表明,气体组分对爆炸下限的影响较大,而在管输泄漏过程中,常温条件下环境因素对掺氢天然气爆炸下限的影响可忽略,建立的模型在计算N_(2)等惰性气体含量较低的含氢可燃性气体爆炸下限时,相对误差均在5%以内,计算精度高于Le Chaterlier公式及其改进方法,满足工程需要,为管输掺氢天然气泄漏爆炸事故预防提供参考。

多层铁镍泡沫金属阻抑瓦斯爆炸火焰温度的数值模拟

为研究多层铁镍泡沫金属阻抑瓦斯爆炸火焰温度,在甲烷体积分数为9.5%的情况下,借助FLUENT 18.0对多层铁镍泡沫金属阻抑瓦斯爆炸火焰温度进行数值模拟。结果表明:双层铁镍泡沫金属阻抑瓦斯爆炸火焰温度的衰减区间为17.284%~20.916%;三层铁镍泡沫金属阻抑瓦斯爆炸火焰温度的衰减区间为18.434%~18.883%。铁镍泡沫金属厚度与间距相同时,孔径率越小,阻抑瓦斯爆炸火焰温度衰减率越大;铁镍泡沫金属孔径率与厚度相同时,间距越大,阻抑瓦斯爆炸火焰温度衰减率越大;铁镍泡沫金属间距与孔径率相同时,总厚度越小的铁镍泡沫金属,阻抑瓦斯爆炸火焰温度的衰减效果越大,衰减率为20.919%;首层铁镍泡沫金属厚度不变时,末层铁镍泡沫金属厚度越小,阻抑瓦斯爆炸火焰温度衰减率越大。

防火试验用NexGen油燃烧器火焰温度特性研究

为深入研究NexGen油燃烧器的火焰温度特性,在不同燃油压力、空气压力下测量火焰温度,研究燃油流量和空气流量对油燃烧器火焰温度特性的影响。结果表明:NexGen油燃烧器配置的音速节流器及其空气分配结构使其火焰具有更好的均匀性及稳定性;在100~150 psi燃油压力范围内,随着燃油流量的增大,NexGen油燃烧器火焰平均温度逐渐增大;在40~60 psi空气压力范围内,随着空气流量的增大,火焰平均温度逐渐减小;NexGen燃烧器垂直状态下,距离燃烧筒6 in位置处温度分布最均匀饱满;水平状态下,距离燃烧筒4 in位置处温度分布最均匀饱满。

火焰温度场测试中的传感器动态响应研究

在诸如爆炸火焰温度场的瞬态测试中,传感器的动态响应特性是影响测试结果的重要指标,而温度传感器热电偶的动态响应特性通常通过时间常数来反映。针对这种特殊测温环境下对热电偶时间常数的标定要求,采用火焰温度源法,对OMEGA生产的热电偶的时间常数进行了标定分析,获得其时间常数为846.992 ms,标定系统的动态重复性为1.17%。结果表明,用此标定方法得到的时间常数能更真实地反映热电偶在火焰温度场中的动态响应性能,且标定系统的动态重复性好,测试精度高,对分析弹药爆炸过程中的热毁伤效应有一定的参考价值。

利用面阵CCD进行火焰温度分布测量(I)——二维投影温度场的测量

介绍了利用彩色面阵CCD进行火焰投影温度测量的系统结构和基本原理 ,并分析其主要的误差来源。针对这些误差源 ,分别提出了各自的解决方案或校正算法 ,最后进行了试验测量 ,结果表明 :这种测温方法方便可行 ,具有较高的精度。

炉膛火焰温度场图象处理试验研究

借助于计算机图象获取、处理技术，本文提出了一种简单有效的全炉膛火焰二维温度场分布计测方法。以辐射定律为基础对这种方法的基本原理和特点进行了介绍。然后，对一台试验炉的燃烧火焰进行了实验测定，对所摄图象进行了滤波等必要的处理，最后显示了火焰的温度场，以及对燃烧火焰的初步诊断结果。可望将此方法应用于电站锅炉的燃烧监测与管理系统中。

用红外热成像方法测量火焰温度的实验研究

在理论分析的基础上 ,主要通过实验测量和数据分析讨论了将红外热像仪直接用于火焰温度场测量时火焰发射率的设定对其测量结果的影响问题 ,并给出了通过基于火焰辐射光谱测量对其发射率进行修正后的温度场实验结果。研究结果表明 ,将红外热像仪应用于火焰温度及辐射特性的测量 ,可以对火焰热结构的时空分布和变化进行实时观测和记录 ,因而具有直观、信息量大等优点。但当要获取比较准确的定量结果时 。

火焰温度对碳烟微观结构和氧化活性的影响

基于甲烷／氧气预混燃烧系统，采用透射电子显微镜、拉曼光谱仪和热重分析仪，研究了温度对碳烟微观结构和氧化活性的影响规律．碳烟颗粒的微晶尺寸（三）、层面间距（D）和曲率（C）的平均值分别在0．651～0．979nm、0．351-0．402nm和1．191～1．425之间，IG／ID在1．017～1．177之间，且随着火焰温度的升高，L增大，D和C都减小，IG/ID增大，表明颗粒微观结构变得更为有序，石墨化程度更高；碳烟颗粒的氧化反应活化能在124．65～154．38kJ／mol之间，且随着火焰温度的升高，氧化反应活化能升高，表明颗粒氧化活性降低．

运用彩色CCD测量火焰温度场的校正算法

讨论了基于彩色ＣＣＤ（ 电荷耦合器件） 的火焰温度测量的比色法，对其主要的两个误差来源（带宽和灰度）进行了分析，提出了误差校正方法。在某电厂的锅炉上进行了验证性试验，结果表明，这种测温方法方便可行，具有一定的应用前景。