Диссертация (1102387), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

Дляэтого использовался СВЧ-генератор с параметрами:  = 2.4 см, 1 = 20 мкс,W = 50 кВт, Q = 1000. В качестве маломощного импульса использовалсяразрядпостоянноготока.Вэкспериментахдлительностьпрограммированного импульса изменялась от 0.8 до 1.2 с, время задержкиподачи жидкого спирта – от 0.2 до 0.3 с. На рис. 45 представлены фрагментыобщего вида разряда в потоке воздуха без инжекции спирта и общий вид пристабилизации горения спирта (время экспозиции одного кадра равно 4 мкс).Рис. 45. Разряд без инжекции спирта (вверху), горение жидкого спирта, инжектируемого ввоздушный поток при М~1 (внизу). Экспозиция каждого кадра 4 мкс.Температура газа в условиях программированного разряда безинжекцииспиртапорядка800 К(смотририс. 46),тогдакакпривоспламенении инжектируемого в поток спирта температура газа резковозрастает (на расстоянии z=4 см от кончиков электродов температурагорения T = 1800 К).129Следует отметить, что фиксируемая из области разряда без инжекцииспирта интенсивность свечения полосы (0;0) с длиной волны канта = 391.5 нм молекулярного иона азота соизмерима с интенсивностьюсвечения полосы (0;0) циана (см.

рис. 46 и рис. 47), тогда как при горениижидкого углеводорода интенсивность свечения полос циана на порядкивеличиныпревышаетвысвечиваниемолекулярныхполоспервойотрицательной системы молекулярного иона азота (см. рис. 46 и рис. 48).23000,810,61300Tg, K1800+I(N2 )/I(CN)1,00,48000,220,00,00,20,40,63000,8t, cРис. 46. Временной ход температуры газа (1) и отношения интенсивности свеченияполосы (0,0) молекулярного иона азота к интенсивности свечения полосы (0,0) циана вусловиях перехода от программированного разряда в воздушном потоке к воспламенениюи горению спирта, инжектируемого в трансзвуковой M ~ 1 поток воздуха.Концентрация заряженных частиц в пламени при горении жидкихуглеводородов в условиях программированного разряда измерялась спомощью двойного зонда.

В эксперименте использовались симметричныезонды с диаметром зондов 1 мм, длиной рабочей части 10 мм и расстояниеммежду центрами зондов 5 мм. Измерения концентрации ионов проводилисьпо ионному току насыщения, для этого между зондами подавалосьпостоянное смешение 12 В. Последовательно с источником питаниявключалось измерительное сопротивление. Сигнал с измерительногосопротивления, пропорциональный зондовому току, подавался на вход130цифрового запоминающего осциллографа TDS-2014.

Запуск осциллографабыл синхронизован с импульсом разрядного тока, поэтому измеренияпроводились не только с пространственным, но и временным разрешением.2000(0;0)CN1500(1;1)I, отн.ед.(2;2)(3;3)(0;0)1000+N25000370 372 374 376 378 380 382 384 386 388 390 392, нмРис. 47. Спектр разряда без горения жидкого углеводорода. M ~ 1.(0;0)100CN(2;2) (1;1)80I, отн.ед.(3;3)6040200370 372 374 376 378 380 382 384 386 388 390 392, нмРис. 48. Спектр, зарегистрированный при горении керосина в условиях комбинированногоразряда. M ~ 1.Временной ход ионного тока насыщения двойного зонда, помещенногов область горения спирта, воспламененного с помощью программированногоразряда, приведен на рис.

49. Двойной зонд установлен вниз по потоку нарасстоянии z = 10 см от электродов. Концентрация электронов на таком131расстоянии от области горения ne ~ 109 см-3. Следует отметить, что точностьизмерения ne зондовым методом в условиях эксперимента низкая. Однако наосциллограмме отчетливо виден процесс воспламенения спирта.50iprobe, мкА4030201000,000,250,500,751,00t, сРис. 49. Временной ход ионного тока насыщения двойного зонда, расположенного вниз попотоку на расстоянии z = 10 см от электродов. M ~ 1.В экспериментах факт воспламенения и стабилизации горениявысокоскоростного потока жидкого спирта топлива определялся также порезкому изменению интенсивности свечения гидроксила ОН, которыйявляетсяактивнымвеществом,способствующимразвитиюцепногомеханизма горения углеводородов, и эффективно нарабатывается в процессегорения углеводородного топлива.

Для этого область горения спиртапроецироваласьспомощьюмонохроматораМДР-23,кварцевойнастроенноголинзынанавходнуюдиапазондлинщельволн,соответствующий полосе свечения гидроксила ОН.На рис. 50 представлен временной ход интенсивности свечениягидроксила ОН. Видно, что в случае создания разряда в трансзвуковомпотокевоздухарегистрируетсяоченьслабоесвечениеОН,привоспламенении топлива интенсивность свечения ОН резко возрастает, однако132при этом наблюдаются сильные осцилляции свечения. При стабилизациигорения резкие колебания интенсивности свечения исчезают.Сравнивая полученные данные с результатами, представленными нарис. 41, в, можно заключить, что интегральная интенсивность свечения привоспламенении увеличивается всего на 25-30 %, тогда как интенсивностьсвечения гидроксила ОН возрастает приблизительно в 30 раз.

Резкоевозрастание интенсивности высвечивания молекулы гидроксила еще разподтверждает, что в условиях программированного разряда происходитвоспламенение и стабилизация горения жидкого спирта инжектируемого вкапельной фазе в трансзвуковой воздушный поток.0,0IOH, отн.ед.-0,5-1,0-1,5-0,250,000,250,500,751,001,251,50t, сРис. 50. Временной ход интенсивности свечения гидроксила ОН в условияхпрограммированного разряда в трансзвуковом M ~ 1 воздушном потоке без инжекцииспирта (t = 0-0.2 с), в процессе воспламенения (t = 0.2-0.37 с) и стабилизации горения приинжекции в поток жидкого спирта.

Давление воздуха в камере pвоздух = 1 атм, секундныйрасход спирта dm/dtспирт = 1.6 мл/с, длительность программированного разряда  = 1.2 с,длительность инжекции спирта спирт = 1 с, время задержки инжекции спирта tзад = 0.2 с.§ 4.4. Плазменно-стимулированное горениемногокомпонентного топливаВ данном параграфе описываются результаты экспериментов поисследованию влияния низкотемпературной плазмы комбинированного133разряда, создаваемого в программированном режиме, на эффективностьгорения многокомпонентного топлива, инжектируемого в дозвуковой (числоМаха потока M < 1) и сверхзвуковой (M > 1) воздушный поток. Такой разрядпредставляетсобойкомбинациюсамостоятельногоимпульсно-периодического сверхвысокочастотного и несамостоятельного поперечногоэлектродного разрядов, создаваемых на поверхности диэлектрическойпластины.

Поверхностный самостоятельный разряд служит для созданияплазмы и инициации разряда постоянного тока, а также для генерацииактивных частиц и радикалов. Разряд постоянного тока служит для накачкиэнергии в плазму и стабилизации горения углеводородного топлива. жидкогои газообразного углеводородногоДляисследованиявозможностиосуществленияспомощьюкомбинированного разряда стабилизации горения многокомпонентноготоплива,инжектируемогоистекающуювввысокоскоростнуюзатопленноевоздушнуюпространство,струю,использоваласьэкспериментальная установка, подробно описанная в Главе 2 и включающаявсебявакуумнуюкамеру,ресивервысокогодавлениявоздуха,электромеханический клапан, систему для создания высокоскоростногопотока с секундным массовым расходом воздуха dm1/dt = 10-150 г/с, системудляинжекциипропанаdm2/dt = 2-10 г/с,системуинжекцииввысокоскоростной воздушный поток жидкого углеводородного топлива ссекундныммассовымрасходомdm3/dt = 0.5-3 г/с,прямоугольныйаэродинамический канал, магнетронный генератор, систему для ввода СВЧэнергиивкамеру,синхронизацииаэродинамическийивысоковольтныйисточникдиагностическуюканализ-запитания,аппаратуру.техническихсистемуПрямоугольныйособенностейустановкирасполагался так, чтобы сверхзвуковой поток был направлен вдоль осицилиндрической камеры под углом 150 к плоскости пластины, на которойсоздавалсяисследуемыйразряд.134Вусловияхэкспериментов1 = 0.23 секунды.электромеханический клапан мог открываться наСистема синхронизации позволяет вводить воздух, пропан и спирт ваэродинамический канал с фиксированными задержками по отношению другк другу.

Комбинированный разряд создавался в режиме, когда маломощныйимпульс включается в течение времени, равном длительности пачкикоротких мощных импульсов. Число импульсов N в пачке можно былоизменять от 1 до 100, частота повторения импульсов f = 50 Гц. В качествемаломощного источника использовался электродный разряд постоянноготока, который создавался с помощью блока питания с постоянным выходнымнапряжением 5 кВ.

Разрядный ток мог изменяться от 1 до 15 А. Длительностьпрограммированного импульса изменялась от 0.8 до 1.5 с.В экспериментах использовался автоматизированный диагностическийкомплекс,состоящийизоптическихрефракционныхдатчиков,фотоэлектронных умножителей, импульсной теневой установки, системы дляизмеренияпроводимостипламени,электрическихзондов,термопар,датчиков давления, датчиков измерения абсолютной и относительнойвлажности, датчиков измерения концентрации пропана, датчиков измеренияконцентрацииуглекислогогаза,двухпроводнойлинии,цифровыхмонохроматоров, спектрографов, осциллографов, фото и видеокамер.С помощью комбинированного разряда осуществлена стабилизациявнешнего горения жидкого спирта, газообразного пропана, а также их смесейна поверхности диэлектрической пластины длиной 10 см, обтекаемойвысокоскоростной воздушной струей.Для примера на рис.

Характеристики

Список файлов диссертации