Диссертация (1102387), страница 25
Текст из файла (страница 25)
68. Зависимость тяги, возникающей при сверхзвуковом сгорании внутрирасширяющегося аэродинамического канала пропан-воздушного топлива, отэквивалентного отношения пропана при секундном массовом расходе воздухаdmair/dt = 100 г/с, 1 =470 м/с, М1 = 1.7.На рис. 68 представлены данные о фиксируемой с помощью тензовесовзависимости тяги, возникающей при плазменно-стимулированном горениипропан-воздушного топлива в расширяющемся (не снабженным выходнымустройством)аэродинамическомканалесприсоединеннымвоздухопроводом, от эквивалентного отношения пропана при постоянномсекундном массовом расходе воздуха 100 г/с и различных секундныхмассовыхрасходахпропана.Пунктирнаяпрямаясоответствуетстехиометрической пропан-воздушной смеси.
Видно, что при сжиганиибедных смесей тяга линейно растет с увеличением секундного массового156расхода пропана. При dmC3H8/dt = 4.9 г/с, что соответствует эквивалентномуотношению для пропана 0.75, тяга достигает максимальной величины, а придальнейшем увеличении расхода пропана незначительно уменьшается.На рис. 69 в качестве примера представлен временной ход статическогодавления в расширяющемся (S2/S1=5) аэродинамическом канале длинойL = 70 см, регистрируемого датчиком, расположенным на расстоянииz = 15 см от области существования газоразрядной плазмы. Давление воткрытой барокамере равно 750 Тор, длительность пуска 3 с, длительностиразряда постоянного тока и инжекции пропана 2 с, временные задержкипуска пропана и создания разряда 0.4 с.
Секундный массовый расход воздуха100 г/с, пропана 4.9 г/с.1000p2, Тор90080070060001t, с23Рис. 69. Временной ход статического давления в канале, регистрируемого датчиком,расположенным на расстоянии z = 15 см от области существования газоразрядной плазмы.Из рис. 69 следует, что воспламенение происходит с задержкой 0.1 спосле включения разряда и инжекции пропана. При этом происходит скачокстатического давления р = 200 Тор. Фиксируемые на осциллограмменерегулярные шумы при сверхзвуковом горении пропана связаны с тем, что впроцессесуществованияпульсирующегоэлектродногоразрядапоследовательные пробои разрядного промежутка происходят с частотой157порядка 1 кГц, что вызывает электромагнитную импульсную наводку наэлектронные усилители регистрирующей аппаратуры.На рис.
70 представлена зависимость величины скачка давления врасширяющемся аэродинамическом канале при возникновении горенияпропан-воздушного топлива от эквивалентного отношения пропана присекундном массовом расходе воздуха dmair/dt = 100 г/с.300250p, Тор2001501005000,40,50,60,7C H30,80,91,01,18Рис. 70. Зависимость скачка давления в расширяющемся аэродинамическом канале привозникновении горения пропан-воздушного топлива от эквивалентного отношенияпропана при секундном массовом расходе воздуха dmair/dt = 100 г/с, 1 =470 м/с, М1 = 1.7.Видно, что при сжигании бедных смесей возникающий скачокдавления (также как и сила тяги (смотри рис. 68)) нарастает с увеличениемсекундного массового расхода пропана, достигает максимальной величиныпри эквивалентном отношении для пропана = 0.75, а при дальнейшемувеличении расхода пропана уменьшается.С помощью электронного термометра, расположенного внутри камерывблизи ее боковой стенки, и термопары, помещенной внутри закрытойбарокамеры вблизи аэродинамического канала, регистрировалась временнаязависимость температуры среды в закрытой камере в процессе горения и в158стадии тепловой релаксации газовой среды после окончания горения пропанвоздушного топлива.1400t, C10060200,40,50,60,7 0,8C H30,91,01,18Рис.
71. Зависимость температуры воздуха внутри закрытой барокамеры сразу же послереализации горения в расширяющемся аэродинамическом канале пропан-воздушноготоплива от эквивалентного отношения пропана при секундном массовом расходе воздухаdmair/dt = 100 г/с, 1 =470 м/с, М1 = 1.7.UТп, отн.ед.32100,40,50,60,7 0,8C H30,91,01,18Рис. 72. Зависимость сигнала с термопары, расположенной внутри закрытой барокамерывблизи аэродинамического канала, в котором реализуется сверхзвуковое горение пропанвоздушного топлива от эквивалентного отношения пропана при секундном массовомрасходе воздуха dmair/dt = 100 г/с, 1 =470 м/с, М1 = 1.7.На рис.
71 и рис. 72 представлены максимальные величины нагревавоздуха внутри закрытой барокамеры при сверхзвуковом плазменно159стимулированном горении в аэродинамическом канале. Видно, что в отличиеот силы тяги и скачка давления временные зависимости температуры воздухаи сигнала с термопары не достигают максимального значения при = 0.75, апродолжают расти с увеличением массового расхода пропана.Эти факты объясняются тем, что в условиях эксперимента (длина иконфигурация аэродинамического канала, скорость потока, разрядный ток,вкладываемая в плазму электрическая мощность) пропан не успеваетполностью сгореть при больших расходах топлива. Тем не менее,эксперименты показывают, что в условиях сверхзвукового потока существуетвозможность полного сжигания бедных по отношению к пропану воздушноуглеводородных топлив.
Этот результат является важным с точки зренияпрактического применения плазменной технологии.Были также проведены эксперименты по регистрации среднихзначений разрядного тока и напряжения на электродах в условияхпульсирующего разряда, приводящего к плазменно-стимулированномугорению, в зависимости от секундного массового расхода воздуха припостоянном массовом расходе 4.9 г/с пропана. Результаты представлены нарис.
73 и рис. 74. Скорость на входе в канал изменяется от 360 до 530 м/с.12i, A11109406080100dmair/dt, г/с120140Рис. 73. Зависимость величины разрядного тока при плазменно-стимулированномсверхзвуковом горении в расширяющемся аэродинамическом канале от секундногомассового расхода воздуха.160Из рис. 73 видно, что при постоянном выходном напряжении наисточнике питания среднее значение тока пульсирующего разряда в условияхсверхзвукового плазменно-стимулированного горения зависит от секундногомассового расхода воздуха при постоянном расходе пропана, то есть отсоставагорючейсмеси.Приэтоммаксимальноезначениетокарегистрируется при массовом расходе 100 г/с воздуха.
Такой состав горючейсмеси соответствует эквивалентному отношению для пропана = 0.75. Притаком эквивалентом отношении для пропана напряжение на разрядномпромежутке достигает минимального значения (см. рис. 74).1500U, В10005000406080100dmair/dt, г/с120140Рис. 74. Зависимость величины падения напряжения на разрядном промежутке приплазменно-стимулированномсверхзвуковомгоренииврасширяющемсяаэродинамическом канале от секундного массового расхода воздуха.Зависимости тока и падения напряжение на разряде от состава топливаобъясняются тем, что при = 0.75 происходит эффективное сгораниетоплива, концентрация электронов в плазме достигает максимальногозначения, при этом сопротивление плазмы минимально.
В этом случаепроисходит перераспределение падения напряжения между разряднымпромежутком,сопротивлениекоторогобалластным сопротивлением.161уменьшается,ипостояннымЧтокасаетсясопротивлениясопротивленияцепи,разрядноготока,тоскладывающегосяисточника,постоянногоприизуменьшениипостоянногобалластногополноговнутреннегонагрузочногосопротивления и сопротивления плазмы, ток растет.§ 5.4. Пространственно-временное распределение температуры пламенив аэродинамическом канале в условиях сверхзвукового горения пропанвоздушного топливаАксиальное распределение температуры пламени внутри канала нарасстоянии больше 10 см от электродов, где отсутствует электрическое полеи вращательная и колебательная температуры равны температуре газа,измерялось спектральным методом по относительным интенсивностяммолекулярных полос (0;0) и (1;1) циана.2000I, отн.ед.150010005000370375380385, нм390395Рис.
75. Спектр излучения пламени в области длин волн 370-395 нм, зарегистрированныйна расстоянии z = 42 см от электродов. Разрядный ток i = 10 А. 1 =480 м/с, М1 = 1.8.На рис. 75 представлен образец спектра излучения пламени в областидлин волн 370-395 нм, зарегистрированный внутри аэродинамическогоканала на расстоянии z = 42 см от электродов. Температура пламени вусловиях эксперимента, определенная по этому спектру, равна 1850 К.162В эксперименте длительность потока воздуха равна 3 с. ДлительностьимпульсаразрядногоВоспламенениетокапроисходитравнадлительностиспустя0.1 спослеинжекцииначалапропана.разрядаипродолжается в течение всего времени существования газоразрядной плазмы.21001800Tпл, K150012009006003000500100015002000t, мсРис. 76.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
