基于数字图像处理的微火焰测量技术

为了提高微小火焰间接测量的准确性,根据灰度值和火焰温度的线性简化关系,利用数字图像处理软件Matlab对火焰图像进行灰度提取,间接获得火焰高度数据。测量结果表明:所测火焰高度数据准确,和实验结果吻合,用这种方法获取数据是可行的,而且方便简明。

微火焰温度场的自动扫描微型热电偶测量

探索了一种用微型热电偶自动点扫描测量微火焰温度场的方法,从理论上分析了热电偶大小与热气流速度对测温误差的影响,并以3个直列预混微火焰为对象,通过实验详细考察了自动扫描热电偶的数据采集时间间隔和热电偶移动速度对火焰温度测量的影响.结果表明:当丝径小于50μm时,微型热电偶测量的火焰温度误差将小于0.6%;实验中采用丝径50μm的R型微型热电偶,当温度数据采集时间间隔为0.1s和热电偶移动速度为1.82~4.22mm/s时,自动扫描测得的火焰温度与手动单点长时间停留热电偶测得的温度场一致;微型热电偶自动扫描方法可实现快速、准确的微火焰温度场测量.

直列预混微火焰结构特性

通过调节喷嘴间距、预混气出口速度和燃料当量比对3个直列预混微火焰的结构特性进行了实验研究,用增强型相机记录了不同工况下的火焰形态和CH分布.实验结果表明:随着喷嘴间距减小、预混气出口速度和当量比的增加,3个火焰之间的相互作用增强,火焰分别呈现出W形、相互独立和合并等形态;火焰之间的相互作用主要影响火焰中上部区域,对火焰底部区域影响不大,并根据火焰发光图片中光强信号给出了火焰形态判断依据.

基于微火焰燃烧的新型低氮燃烧器模拟优化

为应对大气污染严重问题,我国近年来加速了“煤改气”政策的推行,燃煤锅炉逐渐被燃气锅炉替代,开发和设计新型低氮燃气燃烧器具有重要意义。为响应国家“低氮环保”号召,提出了一种新型微火焰燃气低氮燃烧器。采用数值模拟方法对该燃烧器进行了相应的孔径结构优化,并在此基础上进行燃烧工况模拟,以选出燃烧的最优工况。结果表明:随着空气入口口径由16 mm增大到22 mm,由于口径增大,空气流速变慢,燃气甲烷与空气混合反应燃烧时间变长,燃烧释放出更多热量,继续增大口径时,由于小火焰具有更大的散热面积,热量向四周散失,故火焰中心高温区温度先升高后降低,而燃烧器燃烧原料为清洁燃料甲烷,生成NOx主要为受温度影响较大的热力型NOx,故NOx生成量亦先升后降;随着过量空气由1.1增大到1.4,火焰中心高温区明显变小,温度也由2270 K降低到2042 K,由于炉膛内高温区温度降低且空气在高温区停留时间变短,NOx生成量也由412 mg/m 3降低到52 mg/m 3。因此该新型低氮燃烧器燃烧效果良好,能有效降低NOx排放。在甲烷入口口径设计为2 mm,空气入口口径设计为16 mm,过量空气系数设置为1.4时,该新型低氮燃烧器可以达到很低的NOx排放量。

直列预混微火焰吹熄特性的研究

实验测量了三个直列甲烷/空气预混微火焰的吹熄极限,同时利用R型微型热电偶对火焰的温度场进行测量,并建立模型模拟了冷态流场,考察了喷嘴间距、燃料当量比和预混气流速三个关键参数对火焰吹熄特性的影响。研究结果表明,三个直列预混微火焰吹熄特性与单个微火焰不同,随喷嘴间距减小,直列预混微火焰吹熄极限速度先增大后减小,存在一个喷嘴间距临界值使直列微火焰吹熄极限速度达到一个峰值,其原因是喷嘴间距改变导致火焰相互作用发生变化导致。

数字化氢氧微火焰自动锡焊系统设计

传统自动锡焊系统过于复杂、操作难度大,通过对机械功能模块化的理论改进,研制了数字化程度高、操作简便的氢氧微火焰自动锡焊系统。阐述了该系统各模块的设计理念,给出了氢氧微火焰焊接工艺流程,并进行了试验研究,达到了IPC标准普通插针锡焊可接受性的焊点良率要求。该自动焊接设备焊接质量可靠,生产效率高,具有一定应用价值。

基于BP神经网络的氢氧微火焰锡焊工艺参数优化研究

为解决氢氧微火焰锡焊工艺参数影响焊接质量的问题,使用正交试验法缩小工艺参数范围,通过实验获得100组真实数据,将其中92组实验数据作为输入样本导入MATLAB神经网络模块中,建立了锡焊质量指标与锡焊工艺参数之间的BP神经网络预测模型,经过多次优化训练后,将剩余的8组工艺参数组合导入优化后的BP神经网络模型进行模型准确性验证,并在PCB板上进行氢氧微火焰锡焊实验,发现仿真结果和实际结果的误差范围不超过4%。使用训练好的BP神经网络模型得到一组最优工艺参数,实验结果表明采用该工艺参数组可以得到平均焊点锡料覆盖率98%以上的焊点质量,可应用于实际氢氧微火焰自动锡焊中。

壁面材料对微火焰熄火影响的实验研究

采用了两平行测试板间狭缝燃烧器产生的甲烷/空气预混火焰来考察材料对微火焰熄火的影响。实验结果表明,熄火距离与材料有关,同时随着壁面温度的升高而减小。燃烧前后测试材料的表面结构以及组成采用了X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)进行分析,结果表明不同材料的表面化学吸附氧的比例从高到低排列顺序为氧化锆陶瓷、硅片以及304不锈钢,这3种材料的熄火距离从小到大排列顺序分别为氧化锆陶瓷、硅片和304不锈钢,两者变化趋势一致。表面化学吸附氧对化学熄火起到重要作用,在相同的壁面温度下,材料表面的化学吸附氧越少,化学熄火作用越显著。实验还发现,表面粗糙度会影响材料表面的吸附特性而产生不同的化学熄火特性。

不同喷管间距甲烷微火焰阵列温度场和燃尽特性研究

为了优化微阵列火焰燃烧加热系统,在相同的燃料负荷和喷管物理条件下,构建了甲烷预混和微火焰阵列燃烧模型,并研究了不同喷管中心间距对温度场和燃尽率特性的影响规律。研究结果表明,由若干微小喷管火焰优化组成的阵列可形成温度均匀的加热场;随着喷管中心间距减小,火焰间相互影响程度增加,均温加热场的温度提高;喷管中心间距继续减小,微喷管阵列火焰开始聚并、向大火焰转变,燃烧反应区间变长、均温场处的燃尽率下降,微喷管火焰丧失微火焰特性;因此确定微火焰阵列加热场喷管中心间距这一重要参数时,需综合考虑温度均匀性、热负荷、燃尽率和污染物等因素。