Előkeveréses égő lángemissziós spektrometriai diagnosztikája
A lángemissziós spektrometria már a XIX. század óta fontos részét képezi a tüzelési folyamatok megismerésének, illetve a különböző, rövid életű kémiai anyagok spektrális vizsgálatának. A foton kibocsátásával járó folyamat bonyolult molekulák szerkezeti vizsgálatát is lehetővé teszi. Felépült lángban egy elem spektruma viszonylag egyszerű, általában csak néhány rezonancia-vonalból áll, ennélfogva az elemek azonosítása jóval könnyebb, mint például egy elektromos ív vagy szikra esetében [1].
Az előkevert lángok kemilumineszcens emissziójának megfigyelése széles körben elterjedt technológia a lángdiagnosztikában, mivel az természetes módon jelen van a lángban, azaz nincs szükség külső megvilágításra, gerjesztésre [2]. Bár az ilyen tapasztalati megfigyelések sok esetben jól alkalmazhatóak, mégsem várható el, hogy információt adjanak a tüzelés közben lejátszódó elemi folyamatokról részleteiben, ugyanis a reakciók során többségében nem gerjesztett anyagok keletkeznek. Egyik fő célja a spektrum megfigyelésének az, hogy azonosíthatók legyenek a reakcióban résztvevő közbenső kémiai anyagok [3-4]. A spektroszkópia egy sajátos előnye, hogy a spektrumban megfigyelhető intenzitáscsúcsok relatív erősségeinek összehasonlításával megállapíthatjuk a közbenső elemek által kibocsátott energia eloszlását, és ebből az információból következtethetünk a lejátszódó kémiai folyamatokra és az egyes anyagok képződésének módjára [5].
Dolgozatomban egy adott előkeveréses égőt vizsgálok többféle égőszáj kialakítással. Korábbi méréseink eredményeképpen kimutattuk, hogy ha az égőszájra adott nyílásszögű diffúzoros kialakítású elemeket helyezünk, azok a nyílásszög függvényében akár 50%-kal is növelhetik az eredeti égőkialakítás működési tartományát. E mellett a károsanyag kibocsátásra is befolyással vannak a különböző konstrukciók. Tapasztalataink szerint ebből a szempontból a legkedvezőbben, illetve legkevésbé kedvezően viselkedő nyílásszögű diffúzorokal foglalkozom jelen dolgozatomban. Az összehasonlítás alapjául az eredeti égőkialakítás és annak, a diffúzorok alkotójának hosszával megegyező magasságú egyenes csőszakasszal való megtoldása szolgál. A mérések során az egyes konstrukciók esetében változtattuk a porlasztónyomást és a légfelesleg-tényezőt, majd minden ilymódon beállított pontban spektrofotométerrel vertikálisan végigpásztáztuk a lángot. Az eredményekből megállapíthatjuk milyen hatással van az egyes paraméterek változtatása a láng szerkezetére.
Irodalom:
A. G. Gaydon, The Spectroscopy of Flames, 2nd ed. London: Chapman and Hall Ltd, 1974.
C. S. Panoutsos, Y. Hardalupas, and A. M. K. P. Taylor, “Numerical evaluation of equivalence ratio measurement using OH* and CH* chemiluminescence in premixed and non-premixed methane-air flames,” Combust. Flame, vol. 156, pp. 273–291, 2009.
B. Higgins, M. McQuay, F. Lacas, and S. Candel, “An experimental study on the effect of pressure and strain rate on CH chemiluminescence of premixed fuel-lean methane / air flames,” Fuel, vol. 80, pp. 1583–1591, 2001.
D. Guyot, F. Guethe, B. Schuermans, A. Lacarelle, and C. O. Paschereit, “CH*/OH* Chemiluminescence Response of an Atmospheric Premixed Flame Under Varying Operating Conditions,” in ASME Turbo Expo 2010: Power for Land, Sea and Air, 2010.
B. Higgins, M. Q. McQuay, F. Lacas, J. C. Rolon, N. Darabiha, and S. Candel, “Systematic measurements of OH chemiluminescence for fuel-lean, high-pressure, premixed, laminar flames,” Fuel, vol. 80, pp. 67–74, 2001.
