采用优化算法分析燃烧火焰辐射光谱求取火焰温度

通过对优化算法的尝试利用从气体燃烧火焰发出的辐射光谱拟合分析出火焰燃烧温度的方法,简化了传统测温用双色法所要求的火焰绝对辐射强度的标定,同时有助于了解火焰辐射黑度随波长的变化规律。通过和热电偶测量值的比较,证明经该方法得到的计算结果具有一定的精度,使燃烧火焰温度的在线监测成为可能。     

低氧稀释条件下不同煤种着火燃烧特性实验研究

在平面火焰煤粉燃烧实验系统上研究了O2/CO2气氛中不同热协流温度(1473～1873 K)和氧气体积分数(5％～20％)下神木西烟煤、长平贫煤和济源无烟煤煤粉的着火和燃烧特性.采用光纤光谱仪和CMOS相机分别获取了煤粉燃烧的火焰辐射光谱和火焰图像,比较了不同燃烧条件下不同煤种的煤粉着火距离、颗粒温度和颗粒温度波动系数...     

FPW法测量330MW循环流化床锅炉火焰温度及辐射率

基于快速寻峰法(Fast Searching Peak Wavelength,FPW)原理,研制了水冷光纤探针,对某台330MW循环流化床锅炉稀相区不同高度位置的火焰温度及辐射率进行了测量,并采用FPW法处理测量数据,得到了不同测量位置的火焰温度和辐射率.结果表明:在FPW法测量中,可以用煤粉燃烧火焰温度模型,所得到的循环流化床锅炉火焰温度的最大偏差小于6%;火焰温度和辐射率随炉膛高度的增加而降低;与煤粉锅炉相比,循环流化床锅炉的火焰温度低,辐射率高,辐射换热能力强.     

低氧稀释条件下煤粉颗粒燃烧特性实验研究

在平面扩散火焰煤粉燃烧实验系统上采用光纤光谱仪和CMOS相机分别测量了不同燃烧气氛(O_2/N_2、O_2/CO_2)、热协流温度(1 473～1 873 K)和氧气体积分数(5%～20%)下烟煤煤粉燃烧火焰的辐射光谱和火焰图像,获得了不同燃烧条件下煤粉颗粒温度沿程分布和燃烧特性。结果表明:在O_2/N_2或O_2/CO_2气氛下,随着热协流温度和氧气体积分数的降低,火焰颜色由亮黄色逐渐转变为暗红色,煤粉颗粒温度降低;随着热协流氧气体积分数的下降,煤粉颗粒温度波动系数减小了37%,颗粒温度分布更均匀;与O_2/N_2气氛相比,O_2/CO_2气氛下煤粉火焰光强减弱,煤粉着火距离增加,煤粉颗粒的平均温度降低了24～103 K,颗粒温度波动系数最大减小了24%。     

光谱法火焰检测技术研究

利用CCD光纤光谱仪测量和分析火焰的辐射光谱可以得到火焰的温度和黑度。光谱法获得的火焰温度和传统热电偶方法获得火焰温度存在较大的差异,两者存在关联性,但不宜将两者的数值大小直接进行比较。通过测量火焰的温度和黑度,我们可以对燃烧的过程进行相应的分析判断,为诊断火焰的燃烧状态提供判断依据。     

峰值波长法快速检测煤粉炉火焰温度的研究

基于维恩位移定律和普朗克定理,提出了根据光纤光谱仪测得的相对火焰辐射光谱快速确定煤粉炉火焰温度的峰值波长法,研究了煤粉炉火焰中辐射率函数对该方法测量温度的影响,并以300 MW和350 MW煤粉炉火焰辐射光谱为基础,给出了适用于电站煤粉炉火焰温度光谱法测量的峰值波长温度测量公式.结果表明:对于煤粉炉火焰这类非灰体温度火焰,利用峰值波长法可以快速得到火焰温度,且最大测量误差小于1.60%.     

笼式光场相机的组装及其在火焰温度场测量中的应用

为了实现燃烧火焰的三维温度分布监测,本文结合光场成像和光学分层成像技术,发展了一种基于单光场相机的火焰温度场光场层析重建方法.针对燃烧装置与火焰特性设计并研制了笼式光场相机,建立了双火焰(乙烯/蜡烛)光场层析成像实验系统.利用笼式光场相机采集火焰光场信息,利用光场成像技术获取重聚焦图像,利用光学分层成像技术重建断面辐射...     

不同燃烧方式下甲烷与空气火焰光谱特性研究

为研究不同燃烧方式下甲烷燃烧火焰光谱特性,利用高速光纤光谱仪分别对预混和扩散燃烧方式下甲烷与空气燃烧火焰光谱进行采集,对比分析了不同燃烧工况中火焰辐射光谱特点,结果表明:在可见光波长范围内,扩散燃烧方式下的光谱强度明显高于预混燃烧;随着空气流量增加, C_2~*辐射强度呈先增加后下降的趋势,其余三种自由基辐射强度均呈小幅增加趋势,且扩散燃烧火焰中C_2~*辐射强度峰值明显高于预混燃烧;随着甲烷流量增加,在两种燃烧方式下各自由基辐射强度均呈减少趋势;根据C_2~*、OH~*辐射强度大小与可见光波长范围内连续光谱强度可以判断火焰燃烧方式。     

模型燃烧室壁面与火焰温度光学测量方法研究

为研究燃气轮机燃烧室壁面温度与火焰燃烧的关系,实验研究了模型燃烧室壁面温度发生改变前后火焰的燃烧特性.采用磷光测温技术对壁面温度进行测量,利用辐射层析技术结合双色测温法对火焰的三维结构及温度场进行了重建.实验时壁面温度在200℃附近,火焰的温度范围是1 500～2 000 K.实验结果表明:当气流冲击壁面时,壁面温度发...     

掺混H_(2)对CH_(4)-空气对冲扩散火焰温度和NO_(x)生成影响的数值研究北大核心CSCD

文章基于CHEMKIN软件对CH_(4)-空气对冲扩散火焰燃烧过程中掺混H_(2)对火焰温度以及NO_(x)生产量的影响进行了数值研究,分析了不同H_(2)摩尔分数和火焰拉伸率下火焰温度的变化特性以及NO_(x)的生成特性。研究结果表明:受到燃料气体传质能力和燃烧产热能力的综合影响,随着H_(2)摩尔分数的增加,混合燃料主燃烧区的峰值火焰温度点更靠近空气区;随着火焰拉伸率的增大,主燃烧区的范围变窄,反应物在燃烧区的滞留时间缩短,NO的生成受到抑制;NO_(2)和NO的摩尔分数表现出正相关的关系;随着混合燃料中H_(2)摩尔分数的增大,NO和NO_(2)的峰值摩尔分数显著增大。     

基于辐射图像处理的单火嘴三维温度场测量

利用辐射图像处理方法对一台单火嘴卧式试验炉开展了三维温度场测量的实验研究,并结合温度分布分析了燃烧器火焰长度、火焰直径等特征参数,与图像边缘提取算法得到的火焰外形参数一致.通过多支热电偶对温度场监测精度进行了验证,测量误差小于6%.将三维温度场测量技术应用于单燃烧器火焰监视,有助于全面了解火焰燃烧状态,指导燃烧器优化设计.     

水蒸汽非灰辐射光谱吸收系数

辐射显著影响燃烧的化学动力学和火焰结构.火焰燃烧辐射传输问题的计算,需要考虑气体辐射的非灰特性.辐射传输方程微分方法的近似解通常以吸收系数为基本参数.基于此,研究了总压0.1MPa,分压0.0～0.1MPa,压力行程0.01～1.0MPa·     

基于模糊C均值聚类的火焰检测算法

在基于数字图像处理的锅炉火焰检测方法基础上,分析了聚类的相关理论.提出了基于模糊C均值聚类的火焰检测算法,同时,用煤粉燃烧火焰资料对该火焰检测算法进行了试验,结果证明该算法简单易行,能有效地检测出煤粉燃烧器火焰燃烧状态.     

聚合物火焰辐射的通风影响

根据通风条件不同，受限燃烧可分为燃料控制和通风控制两种燃烧状况。通风对于受限燃烧的火焰辐射有重要影响，尤其在通风控制燃烧时。本文以火焰中热量和炭颗粒的生成规律为基础，提出了描述通风影响的聚合物燃烧火焰辐射近似模型。针对几种典型聚合物计算了其火焰辐射放热分数和火焰平均辐射温度，并讨论了通风条件、燃烧构成和燃烧尺度的影响、以及火焰辐射放热分数与燃料烟点之间的关系。进而，在改进的基础上，以ｄｅ Ｒｉｓ和     

高温高压下二甲醚—空气预混层流燃烧特性研究

在定容燃烧弹内研究了初始压力为0.5 MPa时,不同初始温度和燃空当量比下二甲醚-空气混合气预混层流火焰的层流燃烧速率和马克斯坦长度,分析了火焰拉伸对火焰传播速率的影响.基于容弹燃烧的双区模型计算了预混层流燃烧的燃烧特性参数.结果表明:随着初始温度的增加,二甲醚-空气预混合气的无拉伸火焰传播速率和无拉伸层流燃烧率增加;对于给定的初始温度,在化学当量比偏浓混合气一侧存在一个层流燃烧速度的峰值;随初始温度和当最比增加,马克斯坦长度值减小,火焰前锋面的不稳定性增加;最大燃烧压力随初始温度的增加而下降,压力升高率随初始温度的增加而降低.     

炉膛火焰图像处理技术及温度场重构

锅炉中煤粉的燃烧过程是非常复杂的悬浮燃烧且极不稳定，监视系统的图像可能受到各种噪声的干扰，文中详细介绍了消除图像噪声、图像增强及边缘检测的原理，实现了对火焰图像的处理；给出了基于维恩辐射定律导出的双色测温计算火焰温度的算法，并成功用于火焰温度场的计算；最后给出了温度场计算机显示原理。图5参6     

气流床气化炉内撞击火焰的Na~*、K~*二维辐射特性

气流床气化炉内火焰的辐射光谱包含着大量与火焰结构、火焰温度及当量比等有关特性的信息,因此对火焰进行有效的光谱诊断,是实现燃料高效利用、监控和优化气化过程的必要手段.基于实验室规模多喷嘴对置式气化实验平台,以柴油及水煤浆为原料,重点研究了气化炉内撞击火焰Na~*、K~*二维辐射分布特征,进而表征气化炉内火焰温度分布.结果表明,相比较两喷嘴火焰,四喷嘴火焰撞击区自由基辐射强度明显增大;Na~*的二维强度分布明显强于K~*的二维强度分布,且柴油中K含量高于Na,说明在相同条件下,Na比K更加容易被激发;随O/C摩尔比增大,Na~*及K~*辐射强度均增大,撞击区温度升高;在不同O/C摩尔比条件下,撞击中心辐射强度均最大且撞击中心火焰温度最高.     

基于光谱分析的辐射图像法测温的修正研究

利用基于双色法的灰体特性判断方法对光谱分离后的连续火焰辐射光谱进行分析,表明燃煤火焰在600~900 nm波段范围内符合灰体特性,由于图像法中所采用的红(R)、绿(G)基色所对应的中心响应波段位于非灰体波段内,因此提出利用光谱分析对图像法测温进行修正,并利用数值模拟的方法讨论了发射率之比εG/εR的变化对测温的影响。结果显示:当εG/εR的值变化20%,温度计算所产生的偏差总体在8%左右,有必要采用光谱分析方法对图像法测温进行修正。     

TRI对湍流火焰模拟中辐射源项的影响

以美国Sandia实验室Flame D为研究对象,探讨由温度脉动引起的湍流辐射交互作用(TRI)对湍流射流火焰模拟中辐射源项的影响.采用κ-ε湍流模型和标量概率密度函数(PDF)结合详细的化学反应机理模拟燃烧过程,球谐函数(P1近似)法、窄带模型的灰带近似模拟辐射换热.吸收系数脉动与辐射强度脉动关联项采用湍流涡团光学薄...     

基于辐射强度多波长分析的燃烧火焰温度测量方法的实验研究

在研究中,多波长分析用于丁烷－空气混合气体燃烧火焰的温度测量,在测量系统中采用光纤光谱仪对处于可见光波段（５００￣１４００ｎｍ）中的燃烧火焰辐射进行测量,并胜仗火焰温度。测量结果表明,由于采用光谱分析的方法,波开的选择对测量结果的影响明显减小,因而测量结果的稳定性大大提高。其次,采用这种分析方法,还能够找到火焰单色辐射黑度的变化规律。最后,在多波长分析的具体实现步骤中省略了双色法所必需的火焰绝对辐