Способ определения избытка воздуха в камере сгорания
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ путем измерения спектральной интенсивности излучения и температуры продуктов сгорания по лучу визирования узкоугольного приемника излучения и последующего определения парциального давления двуокиси углерода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения избытка воздуха и расширения глубины контроля по ширине камеры сгорания, температуру измеряют в трех точках, расположенных на одной прямой за пределами луча визирования, образованного конусом с осью, совпадакяцей .с линией визирования, и углом при вершиi не, равным апертурному углу приемника излучения, причем Первая точка W измерения расположена в пристенном слое камеры сгорания, вторая - в ядС ре потока продуктов сгорания, а третья - мезкду ними и на расстоянии наибольшего перепада температур от первой. сд 4
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ае (и) Уц11 F 23 N 5/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3495930/24-06 (22) 27.09.82 (46) 23.04.85. Бюл. В 15 (72) Ю.А.Журавлев И.В.Спичак, А,И.Окунский, А.Г.Блох и М.Я.Процайло (71) Красноярский ордена Трудового
Красного Знамени институт цветных металлов нм. М.И.Калинина, Сибирский филиал Всесоюзного теплотехнического института им. Ф.Э.Дзержинского и Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И.Ползунова (53) 621.182.26(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 992926, кл. F 23 N 5/08, 1981. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗБЫТКА
ВОЗДУХА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ путем измерения спектральной интенсивности излучения и температуры продуктов сгорания по лучу визирования узкоугольного приемника излучения и последующего определения парциального давления двуокиси углерода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения избытка воздуха и расширения глубины контроля по ширине камеры сгорания, температуру измеряют в трех точках, расположенных на одной прямой эа пределами луча визирования, образованного конусом с осью, совпадающей .с линией визирования, и углом при вершине, равным апертурному углу приемни- е ка излучения, причем первая точка измерения расположена в пристенном слое камеры сгорания, вторая — в ядре потока продуктов сгорания, а третья — между ними и на расстоянии наибольшего перепада температур от первой.
1151774
Изобретение относится к теплоЭНЕРГЕтикс, а ИМЕННО К ВЫСокотеМпЕ- 1 ратурным огнетехническим установкам. це31ь изобретения — повышение точности определения избытка воздуха 5 и расши1)ение глубины контроля пО ши
Р)ГНЬ К111;ЕРЬ1 С1-ОР11Н11Я, На фиг,.1 приведены зависимости спектральной интенсивности излучения т на длине волны 4,587 мкм для 10 толщинь! излучаю!цего слОя L =-5 О м
or парциального давления двуокиси . углерода при различных величинах теми ера т5 pbi пр ОдуктоВ с гор анин Вблизи станкii каме1)ы сгоран1111:, Ela фи1" ° 2 с;.-е:"i располo-;- ьн1я приемника спекТРа 1ЬН1>)- О !)3Ji .гЕ)Цтя H Л11НИЯ Ц)ЗИЖЕНИЯ головки Отсосной термопары.
Кривые 1-3 на фиг 1 соответству20 ют 1700 К, кр)гвые 4-6 cooTI)eTcTE уют 1500 К, прн этом перепад температур в пристеночном слое для кривых
1 и 4 равен О, для кривых 2 и 5—
300 К и для кривых 8 и 6 -- 500 K.
Располо;:ение приемника спектральпог 0 иэлуче ння 7 и линии движеEEHEI
I oJioi3i отсоспой термопары 8 относиTeJ .IiEEo J1) ча визи ) Ования при1)сдeEEEI на фнг.2.
Способ осу 11ест))ляется следу)ощим образам.
Иэ И1)иведенных на EE)Hr е 1 3 аВиси мостей видно, что при наличии перепада температуры в пристенном слое продуктов сгорания изменение па1)ц)1ального даВления двуокиси g Гле" рода п1)иводит к значительномy изме нению спектральной HilTpHcHE3HocTH излучения. Это позволяет Eia ocEEoE e предварительно измеренных спектральН011 HiiTPEiCИВНОСТИ ИЗЛУЧЕIЬИЯ H PBC-" предечения температуры в слое продуктов СГОрания Однозначно судить 0 содержании в EIIIK двуокиси углерода.
При отсутствии перепада темпера- 5 туры в пристенном слое (4Т=О К) спектральная интенсивность излучения Т2, не зависит от парциального давления двуокиси углерода (фиг.1, Ю с0 кривые 1,4). Это исключает воэможность испол",зования предлагаемого способа дл), условий изотермической среды. В промыш)1енных or íåòåõEIH÷ecких установках в условиях теплоотдачи к нагреваемым поверхностям (металлу В металлургических печах, экранам в топках котлов) всегда имеет место перепад температуры, однако это не ограничивает область применения предлагаемого способа.
Для природного газа и мазута с помощью приемника 7 спектрального излучения измеряют интенсивность излучения на длине волны 4,587 мкм с помощью сканирующей отсосной термопары, головка которой перемещается по линии 8, измеряют температуру в трех точках, расположенных на одной прямой эа пределами луча визирования, образованного конусом с осью, совпадающей с-линией визирования, и углом при вершине, равным апертурному углу приемника излучения, причем первая точка измерения расположена в пристенном слое камеры сгорания, вторая — 13 ядре потока продуктов сгорания, а третья— между ними и на расстоянии наибольшего перепада температур от первой.
Затем определяют парциальное давление двуокиси углерода, подставляя измеренные значения в формулу вида
СО2 К ) К2 -л+КЗТ +К Т2 К Тз+К л+ где К„, К,..., К вЂ” постоянные коэффициенты, зависящие от вида топлива, Т„, Т и Тз — температуры продуктов сгорания в первой, второй и третьей точках.
Используемую зависимость получают, например, путем предварительной обработхи методом наименьших квадратов данных о спектральной интенсивности излучения на длине волны 4,587 мкм при различных парциальных давлениях двуокиси углерода и значениях температуры продуктов сгорания, измеренных в трех точках.
Избыток воздуха Ы определяют как отношение парциальных давлений pEIvм ) КС окиси углерода: максимального Р о1) и определенного по формуле (1) Pco .
Значения максимальных парциальмс)кс ных давлений Роо„достаточно точно известны для различных Видов топливаг
Для продуктов сгорания природного газа и 11азута значение парциального давления двуокиси углерода (атм) определяется по формуле
Рсо =-0,917-0,4251),-2,12ЭТ 5,005T +
+7 421Т +1 899 2) 2 ° 097Т2 +2 644Т
-1,576Т - 4,22; x.T, +2.З62 т„т,—
1151774
0,4841„T . -1, 243T,Т +1, 273T,Т „ 1,959Т Т, где I — спектральная интенсивность л излучения, измеряемая для природного газа и мазута на длине волны A =4,587 мкм, 10" Вт/(м - ср) .
Измерение температуры продуктов сгорания на расстоянии 0,1 м от стен-10 ки камеры сгорания обусловлено следующим. С одной стороны, необходимо измерять температуру не ближе О, 1 м для того, чтобы исключить влияние пристенных зффектов (подсосов холод- 15 ного воздуха, неравномерности распределения и динамики роста золовых отложений) на показания термопары. С другой стороны, увеличение расстояния более 0,1 м приводит к неточному о учету излучения пристенного слоя продуктов сгорания, который вносит наибольший вклад в интенсивность излучения излучающего объема.
Выбор расстояния 0,5 м для измерения температуры продуктов сгорания обусловлен необходимостью,c одной стороны, достаточно малого расстояния между двумя точками, поскольку на расстоянии О, 1-0,5 м наблюдается наибольший перепад температуры и аппроксимация профиля температуры должна быть точнее, с другой стороны, данное расстояние должно быть достаточно велико, чтобы уменьшить влияние турбулентных. пульсаций на относительную погрешность определения разинцы температуры между двумя точками.
Выбор расстояния для измерения температуры в третьей точке, равного 1,5 м, обусловлен тем, что измерение в данной точке позволяет, не увеличивая длину термопары, получать величину температуры ядра потока, поскольку на расстоянии более 1,5 м температура продуктов сгорания практически не изменяется.
0,05 ее И5 й@циааю даЬение C0q, ати
ФивЛ ага
f15f 774
Ъ о
Р Ь,)
38 о
0ю (Е
Составитель И.Лазутов
Редактор C.Ïàòðóøåâà Техред T.Äóáèí÷àê Корректор С.Шекмар
Заказ 2298/28 Тираж 526 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
