氨/甲烷扩散火焰中OH^(*)、NH_(2)^(*)和NH^(*)光谱辐射特性研究

基于火焰光谱诊断平台,利用光谱成像系统获得氨/甲烷扩散火焰的OH^(*)、NH_(2)^(*)和NH^(*)辐射分布,并结合CHEMKIN探究其反应机理。结果表明:与纯甲烷燃烧相比,氨掺混后火焰的OH^(*)辐射分布区域和辐射强度均降低较明显,在火焰下游分布形态向外延展。随着氨掺混比例的增加,NH_(2)^(*)辐射分布区域向火焰下游拉升,辐射强度增加。NH^(*)辐射分布区域基本不变,辐射强度随氨掺混比例的增加先增加后降低,在氨分数为0.2~0.3时达到最大。三个自由基辐射强度均随当量比增大而增加,其中OH^(*)分布偏向氧化剂侧,NH_(2)^(*)和NH^(*)偏向燃料侧。添加NH_(2)^(*)和NH^(*)反应机理后,模拟结果显示,NH_(2)^(*)的主要来源为氨的脱氢过程,掺氨比例的变化直接影响NH_(2)^(*)的生成,NH^(*)最大生成反应的反应生成率受氨和甲烷混合比例的影响。

正癸烷燃烧反应中OH,CH和C_2自由基的瞬态发射光谱

采用ICCD瞬态光谱测量系统和加热激波管,在点火压力2.0atm,点火温度1 100～1 600K,当量比1.0,燃料摩尔分数1.0%条件下,实时测得了正癸烷/氧气/氩气燃烧过程的瞬态发射光谱,光谱范围200～850nm。结果显示燃烧过程中主要发射光谱带归属于小分子中间产物OH,CH和C2自由基,光谱强度的变化反映了燃烧过程中三种自由基浓度的变化历程;正癸烷燃烧过程中光谱强度峰值之比大于同为链烷烃的正庚烷相应OH/CH峰强度之比,揭示出两种链烃燃烧反应机理有较大差异。实验还获得了正癸烷燃烧过程中能显示谱带转动结构的CH和C2高分辨特征发射光谱。实验结果对了解正癸烷燃烧性质和验证正癸烷燃烧反应机理很有意义。

利用辐射光谱法在线测量固体火箭推进剂燃烧温度（英文）

针对固体火箭发动机恶劣环境下的高温燃烧测量问题,提出了利用辐射光谱法来开展固体火箭推进剂燃烧温度在线测量的方法,采用200～1 100nm光纤光谱仪测量了高压实验燃烧器下固体火箭推进剂燃烧火焰辐射光谱,总结了其光谱特性,并基于普朗克定律和光谱拟合方法获得了相应的推进剂燃烧温度,这对固体火箭推进剂燃烧诊断与燃烧机理研究具有重要的参考价值。

水雾作用下甲烷／空气预混火焰的光谱特性

利用中阶梯光栅光谱仪,对甲烷/空气层流预混火焰以及水雾作用过程中的火焰发射光谱特性进行了实验研究,对比分析了水雾对预混火焰燃烧过程中自由基离子发射光谱的影响,探讨了水雾抑制甲烷燃烧过程中的化学作用机理.结果表明,火焰阵面OH*、CH*自由基离子发射光谱强度随着火焰阵面水雾载荷比的增大而减小;足量的水雾作用可抑制预混火焰中OH*、CH*和HCO*等链引发自由基的生成,增强甲烷燃烧链式反应中的三体反应过程,促进甲烷预混火焰的链销基反应的发生,在抑制甲烷预混火焰燃烧过程中起重要作用.

基于炉口火焰辐射测温的转炉终温预测研究

转炉炼钢的铁水终点温度是衡量铁水是否符合出钢要求的一个重要指标,目前仍主要依靠人工经验进行控制,其预测精度难以保证。为了能够有效的预测终点铁水的温度,并能满足不同的转炉炉口尺寸的要求,提出了一种基于炉口火焰温度测量的转炉终点铁水温度预测的新方法。利用可以采集可见光和近红外波段的微型光谱仪作为关键器件构建了炉口火焰辐射信息的采集系统,实现对转炉炼钢现场的炉口火焰辐射信息进行实时、有效的采集。同时综合考虑了炉口火焰的实际温度范围和现场的测量距离,通过改进的系统标定方法,对所构建的辐射信息采集系统进行标定,并利用双波长法获得了炉口火焰的辐射温度。鉴于炉口的火焰温度与炉内的铁水温度之间存在着一定的联系,还利用所测得的火焰温度以及与铁水温度相关的转炉吹炼过程参数,建立了基于支持向量机的炉内铁水温度的回归预测模型。对68炉现场采集到的转炉吹炼数据进行验证实验后表明该方法的预测精度要优于人工经验,且接近采用副枪的铁水温度测量方式,可为中小型转炉的终点温度预测提供一种有效可行的方案。

CH_4/O_2同轴射流扩散火焰辐射发光特性

利用分光成像系统,实时收集O2/CH4同轴射流扩散火焰辐射发光信息,重点讨论火焰中3种激发态自由基组分(OH*、CH*和C2*)的发光特征.探讨3种激发态自由基的产生机理;分析OH*、CH*和C2*的辐射强度随氧气/燃料当量比的变化,及其沿扩散火焰轴向分布特征等.结果表明:激发态自由基均由化学激发途径产生,其辐射发光为化学发光;OH*辐射发光强度随氧气/燃料当量比变化显著,可采用[OH*]/[CH*]表征当量比变化;OH*辐射强度可以作为扩散火焰化学反应区及高度的表征.

甲基环己烷燃烧反应特性的光谱研究

利用激波管实验装置由反射激波点火,在点火温度1 164～1 566 K,点火压力1.03～1.99 atm,燃料浓度为1.0%,当量比为1.0的条件下,用光谱单色仪、光电倍增管、压力传感器和示波器等组成测试系统,测量了甲基环己烷燃烧过程中主要中间产物OH,CH和C2自由基特征光辐射随时间的连续变化,并测得了甲基环己烷/氧气/氩气的点火延迟时间。通过对测量结果的分析,初步认识了甲基环己烷燃烧反应中几个主要中间产物的光辐射特性及其反映出的甲基环己烷燃烧反应特性。实验所测点火延迟时间与已报道的实验结果和燃烧反应机理预测结果符合较好。本文实验结果为构建和验证甲基环己烷燃烧反应机理提供了实验依据。

正庚烷燃烧反应中间自由基的光谱测量

采用ICCD瞬态光谱探测系统和化学激波管,在点火温度1 408K,点火压力2.0atm,燃料摩尔分数1.0%,当量比1.0的条件下,拍摄了正庚烷燃烧过程中不同时刻的瞬态发射光谱,光谱曝光时间6μs,拍谱范围200～850nm。确认了在所拍光谱范围内主要是OH,CH和C2自由基的特征辐射光谱,表明小自由基OH,CH和C2是正庚烷燃烧过程中重要的反应中间产物。所拍时间分辨光谱显示,在正庚烷燃烧反应中,OH,CH和C2自由基一出现很快就达到其浓度峰值,但CH和C2自由基随着反应的进行迅速减少至消失,OH自由基持续的时间却长很多。实验结果为了解正庚烷燃烧反应微观过程和验证其燃烧反应机理提供了实验依据。

热辐射率对火焰温度测量精度影响的研究

分析了影响热辐射法测量火焰温度精度的主要因素,研究了基于灰体热辐射理论描述火焰介质的热辐射率变量特征的相关参量,构造了燃烧产物的热辐射率函数的理论模型。根据火焰产物的特性采用不同的近似方案,讨论了热辐射率准确性对温度测量精度的影响。结果表明,火焰介质可分为理想、线性和一般灰体,相关的热辐射率函数的表现形式是不同的,多波长辐射法比单波长辐射法测温精度要高。

FAAS法连续测定高吸水性树脂对铜锌铁锰吸持量

研究了用火焰原子吸收光谱法连续测定高吸水性树脂对铜、锌、铁、锰吸持量的方法。高吸水性树脂在含铜锌铁锰离子的水溶液经吸水后过滤，测定滤液中铜锌铁锰含量，可间接计算出高吸水性树脂吸肥量。回收率为94％-105％，RSD为1．9％，4．7％。该方法简便、准确、实用。

基于高光谱技术的甲烷层流预混火焰自由基特性研究

高光谱技术提供了空间和光谱维度的信息,同时基于传统黑体模型的实验技术和计算方法不适用于甲烷火焰的辐射特性,而火焰中自由基的高光谱信息反映了火焰结构、组分浓度分布等燃烧的多方面特征,能够为燃烧模型的完善提供依据。利用高光谱技术在不同当量比和不同流量下研究了甲烷预混火焰中自由基的空间和光谱特性。对不同当量比的研究表明,随着当量比的增加,火焰中心处的CH^(*)和C_(2)^(*)自由基的辐射强度先增加后降低,而燃烧区域内二者的平均辐射强度一直增加,火焰中心处的点可以表征局部的燃烧状态,而燃烧区域内辐射均值表征热释率等整体燃烧状态,定量给出了两种方法的不同趋势。火焰中心处的CH自由基辐射强度在当量比为1.01时达到峰值,而C自由基辐射强度在当量比为1.12时达到峰值,两种自由基的辐射峰值可以分别作为燃烧中反应强度和稳定性的判据。当量比可以由C_(2)^(*)和CH^(*)辐射强度之比来表征,修正了C_(2)^(*)/CH^(*)和当量比的线性关系,提出应使用燃烧区域内C_(2)^(*)和CH^(*)的平均辐射强度之比,并提出了该比值与当量比的二次关系。利用高光谱技术生成了燃烧区域内C_(2)^(*)/CH^(*)的云图,得到了详细的空间信息,当量比大于1时,首次在火焰面附近发现了明显的过渡区,体现了高光谱技术的优势。对当量比保持不变情况下的不同流量的研究表明,随着流量的增加,火焰高度增加,而火焰顶部和火焰中心的自由基的浓度分布基本不发生变化,揭示了实验工况下流动的特征时间远小于化学反应特征时间,化学反应过程未受到明显影响。应用高光谱较好的识别出了火焰中的多种自由基,研究了甲烷层流预混火焰中自由基辐射特性及其随着不同当量比和流量变化的趋势,对燃烧现象和机理的认识具有重要意义。

瞬态发射光谱法研究正十二烷燃烧反应特性

采用加热激波管和增强型CCD瞬态光谱测量系统，在波长范围200～900nm，点火压力4．0atm，点火温度（1200～1300）K，当量比0．5、1．0和2．0的条件下，实时测得了正十二烷／空气和正十二烷／氧气／氩气燃烧过程的瞬态发射光谱．结果表明：燃烧过程在此波段内的主要发射光谱带归属于反应中间产物OH、CH和C2自由基；在不同当量比条件下，燃烧过程中OH（306．4nm）／cH（431．4nm）／c2（516．4nm）的光谱强度显著不同，贫油情形有利于OH自由基生成，富油情形有利于C2自由基生成；浴气的不同会导致燃料燃烧温度的不同，从而引起燃料燃烧发射光谱的不同．所测燃烧反应自由基的时间分辩光谱直观反映出正十二烷燃烧过程中重要中间产物OH、CH和C2的变化情况．研究结果有助于认识正十二烷燃烧反应特性和验证其燃烧反应机理．

N2和CO2稀释对CH4/O2扩散火焰反应区和结构特性的影响

利用紫外成像系统获得了CH4/O2同轴射流扩散火焰的OH*二维辐射分布,并对其进行了Abel逆变换处理。基于OH*分布特性的变化,重点探究了氧化剂中N2和CO2体积分数对火焰反应区和结构特性的影响,并进一步比较了两种稀释火焰反应区和结构特性的区别。结果表明:随稀释剂体积分数增加,火焰更加细长。在稀释剂体积分数相同的条件下,CO2稀释时火焰具有更为狭窄的火焰锋面,且OH*辐射强度显著低于N2稀释火焰。稀释剂体积分数的增加使OH*的生成机理发生改变,从而导致火焰的核心反应区发生位移。火焰反应区的轴向高度随稀释剂体积分数的增加呈先增大后减小的变化趋势。与N2稀释火焰相比,反应机理转变对CO2稀释火焰反应区轴向高度的影响更大。

CO_(2)稀释对甲烷反扩散火焰结构的影响研究

基于火焰光谱诊断平台,利用由高分辨率CCD相机成像系统和光纤光谱仪组成的光谱成像系统对甲烷反扩散火焰的光谱辐射特性进行研究。获得了不同氧燃当量比和CO_(2)稀释水平下CH4/O_(2)同轴射流反扩散火焰的OH^(*)、CH^(*)二维辐射分布并进行了Abel反卷积处理。结果表明:随氧燃当量比的增加,OH^(*)火焰逐渐中空,火焰锋面被拉伸,轴向高度和火焰面积均先增大后减小。CH^(*)火焰核心反应区位置和形状随当量比增加变化不明显。随CO_(2)稀释剂体积分数的增加,OH^(*)火焰被拉伸,并由完全包络状过渡为对称包络状,火焰面积逐渐减小。CH^(*)火焰被拉伸并靠近中央轴线,火焰面积逐渐增大。对比OH^(*)火焰层,CH^(*)火焰层较薄且峰值强度低。

基于OH^(*)化学发光特性的CH4/O_(2)扩散火焰燃料稀释效应研究

利用高分辨率相机成像系统获得了CO_(2)稀释的CH_(4)/O_(2)扩散火焰OH^(*)化学发光分布.揭示了不同稀释水平下OH^(*)层峰值特性以及外锋面半径的变化,并基于此探究了CO_(2)稀释燃料对火焰反应区和结构特性的影响.结果表明,OH^(*)化学发光峰值强度与CO_(2)稀释水平存在线性关系.当达到某一阈值稀释水平时,反应区从轴线处断开,火焰反应区分布形态的变化导致火焰高度迅速下降.随着稀释水平的提高,发生OH^(*)峰值的位移.OH^(*)表征的火焰外锋面可拟合为一段圆弧,拟合圆半径可用于表征火焰弯曲程度.随着稀释水平逐渐升高,火焰外锋面圆半径逐渐增大.

气流床气化炉内撞击火焰的Na~*、K~*二维辐射特性

气流床气化炉内火焰的辐射光谱包含着大量与火焰结构、火焰温度及当量比等有关特性的信息,因此对火焰进行有效的光谱诊断,是实现燃料高效利用、监控和优化气化过程的必要手段.基于实验室规模多喷嘴对置式气化实验平台,以柴油及水煤浆为原料,重点研究了气化炉内撞击火焰Na~*、K~*二维辐射分布特征,进而表征气化炉内火焰温度分布.结果表明,相比较两喷嘴火焰,四喷嘴火焰撞击区自由基辐射强度明显增大;Na~*的二维强度分布明显强于K~*的二维强度分布,且柴油中K含量高于Na,说明在相同条件下,Na比K更加容易被激发;随O/C摩尔比增大,Na~*及K~*辐射强度均增大,撞击区温度升高;在不同O/C摩尔比条件下,撞击中心辐射强度均最大且撞击中心火焰温度最高.

火焰原子吸收法连续测定铜镉渣中的铜镉铅锌

一种利用火焰原子吸收法快速测定铜镉渣中铜、镉、铅、锌的方法。试样经王水消解后,在试验条件下进行测定,加标回收率为97.9%~100.8%,相对标准偏差为1.59%~14.29%,具有较高的精密度和准确度。该法适用于铜镉渣中Cu、Cd、Pb、Zn含量大于0.1%试样的测定。

火焰原子吸收分光光度法测定土壤中的钴

为了提高分析的灵敏度,对微波消解-火焰原子吸收分光光度法测定土壤样品中的钴元素的分析方法进行了探讨,并对土壤消解后赶酸与不赶酸的光谱图进行了比较。结果表明,对方法进行一定的优化后,灵敏度可以满足测定工作的需要;火焰原子吸收法测定土壤中的钴需要赶酸以去除干扰。

提高火焰检测装置的可靠性技改分析

针对我电厂#1,#2炉投产后一直使用的HYJC01型炉膛火焰监测装置探头易积灰,灵敏度差,光敏电阻不灵敏,光敏电阻容易烧坏等问题进行改造,通过对设备进行了在火检探头正前方的旋风板上开一30mmx小孔、改变火检冷却风入射角度、光敏电阻并接一支可变电阻等改造,使设备可靠性大大提高,降低了启炉过程的缺陷率。

超音速火焰喷涂工艺探索

超音速火焰喷涂技术是现代社会发展中应用重要的喷涂工艺,该技术在当前社会发展的冶金领域、石油工业领域、印刷领域中都有良好的应用,而在该技术的应用过程中,也存在涂层孔隙少、涂层材料适用性较低的问题。基于此,本文针对超音速火焰喷涂工艺进行全面的研究和分析,提出该工艺的工艺原理,并对工艺应用的主要优势和问题进行探讨,同时也探索了超音速火焰喷涂工艺的未来发展趋势。