Der Verbrennungs prozess umfasst eine Vielzahl chemischer Reaktionen, und die Konzentration verteilung des wichtigsten Zwischen produkts CH2O (Formaldehyd) kann die Verbrennungs effizienz widerspiegeln. Es ist von großer Bedeutung für die Optimierung des Verbrennungs prozesses, die Verbesserung der Verbrennungs effizienz und die Verringerung der Verschmutzung.
Die traditionelle invasive Messtechnik stört das Verbrennungs flammen feld und weist eine langsame Reaktions geschwindigkeit und eine geringe Genauigkeit auf. Die planare laser induzierte Fluoreszenz-oder PLIF-Technologie weist die Eigenschaften einer hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung, einer berührungs losen und mehrteiligen Auswahl auf und kann eine hochpräzise Messung von CH erreichen2O-Konzentration in der Verbrennungs flamme.
Die PLIF-Technologie basiert auf der Wechsel wirkung zwischen Laser und Materie. Wenn ein Strahl eines planaren Lasers einer bestimmten Wellenlänge auf die Ziel moleküle (wie CH) bestrahlt wird2O) In der Verbrennungs flamme absorbieren diese Moleküle die Laser energie und wechseln vom Grundzustand in den angeregten Zustand. Die Moleküle im angeregten Zustand kehren in kurzer Zeit spontan in den Grundzustand zurück und emittieren Fluoreszenz. Das Fluoreszenz signal wird von einer Hoch geschwindigkeit kamera oder sCMOS wissenschaft lichen Kamera und der CH gesammelt2O-Konzentration verteilungs bild in der Verbrennungs flamme wird basierend auf der Beziehung zwischen der Fluoreszenz intensität und der Molekül konzentration erhalten.
Abbildung 1 Schematisches Diagramm der PLIF-Technologie
Die Haupt komponenten des experimentellen PLIF-Systems vonEnthüllerSind:
1) Pumpen laser, Frequenz 30Hz, Energie 180mJ, verwendet, um 355nm Wellenlänge planaren Laser zu erzeugen, um CH anzuregen2O-Moleküle in der Flamme.
2) Hoch geschwindigkeit kamera der Serie Revealer G_Pro, mit der Flammen fluoreszenz bilder aufgenommen werden.
3) P43 Phosphor-Bildschirm bild verstärker, der verwendet wird, um das von den Formaldehyd molekülen erzeugte Fluoreszenz signal bei Anregung zu verbessern.
4) Revealer-Synchron isations regler, Mindest impuls breite 1ns, Zeit synchron isations genauigkeit 1ns, zur präzisen Synchron isation von Laserpulsen, Hoch geschwindigkeit kameras und Bild verstärkern.
5) Optische Komponenten, hoch reflektierende Spiegel, konkave Linsen, konvexe Linsen, Filter usw., die verwendet werden, um den Laser in ein dünnes Blatt zu fokussieren, und sammeln und filtern Sie das Fluoreszenz signal, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern.
6) Flammen generator, verwendet, um eine stabile Verbrennungs flamme zu erzeugen.
Abbildung 2 Schematisches Diagramm des PLIF-Systems
Schritt 1: System kalibrierung
Der Messbereich wird mit drei Konzentrationen von CH gefüllt2O: 0 mg/m3, 0,03 mg/m3Und 0,05 mg/m3. Fluoreszenz bilder in entsprechenden Konzentrationen werden gesammelt, um eine Fluoreszenz intensität-Konzentration-Beziehung kurve zu erstellen.
Schritt 2: Daten erfassung
EnthüllerHoch geschwindigkeit kamera wird mit einem Bild verstärker und einem Bandpass filter verwendet, um das nach CH erzeugte Fluoreszenz bild zu erfassen2O-Moleküle werden angeregt.
Schritt 3: Nach bearbeitung der Daten
Basierend auf der kalibrierten Fluoreszenz intensität konzentration kurve werden die Graustufen daten des ursprünglichen Fluoreszenz bildes in Pseudo farb daten umgewandelt, die die Konzentration darstellen, dh das Konzentration verteilungs bild. Durch die Analyse der von der Hoch geschwindigkeit kamera aufgenommenen Sequenz bilder wird das Variations muster von CH2O-Konzentration über Zeit und Raum wird erhalten. Das Pseudo farbbild zeigt, dass die Konzentration im Flammenfront bereich höher und im Flammens chwanz bereich niedriger ist.
Abbildung 3 Pseudo-Farb animation der Komponenten konzentration
Als fortschritt liche optische Diagnose technologie kann die PLIF-Mess methode Bilder von CH mit hoher Zeit und räumlicher Auflösung liefern2O-Konzentration verteilung in Verbrennungs flammen, die den Forschern hilft, den chemischen Reaktions mechanismus im Verbrennungs prozess zu verstehen, und experimentelle Daten unterstützung zur Verbesserung der Verbrennungs effizienz und zur Reduzierung der Schadstoffe missionen bietet.
Die planare PLIF-Laser induktion stech no logie kann auch mit der PIV-Partikel-Velocimetrie technologie kombiniert werden, die wichtige Anwendungen in den Bereichen Turbulenz forschung, Chemie ingenieur wesen, Umwelt überwachung und anderen Bereichen hat.
Selbst entwickelte PIV-Mess software, geeignet für 2 D2C, 2 D3C, 3 D3C, PLIF, PTV, Blasen messung und andere Anwendungs szenarien.
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