Объектом лабораторных исследований является диффузионный и гомогенный факел пропана (С3H8), образованный вытекающим вертикально вверх из сопла газом в затопленное воздушное пространство. Сопло имеет внутренний диаметр d0 и длину цилиндрической части l0. Общий вид лабораторной установки представлен на рисунке 1, а схема установки - на рисунке 2. Пропан от баллона 4 через подводящую магистраль, регулировочный вентиль 2 и систему измерения расхода газа подаётся в горелочное устройство (см. рис. 3).
Рисунок 1. Общий вид лабораторной установки
|
| Рисунок 2. Схема экспериментальной установки |
Рисунок 2 Схема экспериментальной установки. 1.Горелочное устройство; 2.Регулировочный вентиль; 3. Редуктор газовый;
4 Баллон пропановый; 5. Микропроцессорный измеритель температуры «ОВЕН«; 6.Газоанализатортипа «Qwintox» КМ9106; 7. Охлаждаемый пробоотборник; 8. Термопара ХА;9. Координатное устройство.
Рисунок 3. Конструкция горелочного устройства
|
1. Цилиндрический насадок;
2. Гайка регулировочная;
3. Корпус горелки;
4. Жиклёр подачи пропана;
5. Отверстия для подачи воздуха;
6. Камера смешения;
7. Выходное сопло.
Розжиг горелки осуществляется с помощью искрового разрядника, принцип действия которого основан на пьезоэлектрическом эффекте.Для получения предварительно подготовленной топливовоздушной смеси (ТВС), конструкцией горелочного устройства (см. рис.З) предусмотрено смесительное устройство, позволяющее с помощью регулировочной гайки 2 изменять количество подаваемого воздуха от нуля до максимально возможного значения.
Определение температуры газового факела осуществляется с помощью неохлаждаемой хромель-алюмелевой термопары 8,сигнал от которой подаётся на микропроцессорный измеритель температуры, типа «ОВЕН».
Для отбора пробы продуктов сгорания используется охлаждаемый пробоотборник 7, представляющий собой капилляр, сечение которого подбирается исходя из условия изокинетичности отбора. Охлаждение пробоотборника осуществляется водой, подаваемой из бачка центробежным насосом (на схеме установки не показан). Система охлаждения замкнутая.
Термопара 8 и пробоотборник 7 устанавливаются в координатное устройство 9, позволяющее изменять точку от оси факела по радиусу (координата X) и высоте (координата Y).
Определение состава продуктов сгорания осуществляется с помощью газоанализатора 6 типа «Qwintox» КМ9106, работающего на электрохимическом методе, который основан на возникновении электрического потенциала при химическом взаимодействии анализируемого газа с реактивом датчика.
Принцип действия электрохимического газоанализатора, схема которого приведена на рисунке 4, состоит в разделении потока исследуемого газа на отдельные составляющие с помощью мембран, способных пропускать в электрохимическую ячейку лишь один компонент анализируемой газовой смеси. При его взаимодействии с веществом-реактивом электрохимической ячейки возникает электрический ток, величина которого зависит от концентрации поступившего в ячейку компонента исследуемойгазовой смеси.
Пробоотборник газоанализатора помещается в измерительный участок, чтобы термопара пробоотборника находилась в ядре газового потока. Компрессор откачивает из газохода пробу отходящих газов через неопреновый шланг и блок подготовки пробы. В водоотделителе из пробы удаляется влага, содержащаяся в отходящих газах и в фильтре твердых частиц, задерживаются твердые частицы копоти, сажи и несгоревших фракций. Очищенная и обезвоженная проба поступает в блок электрохимических датчиков. Электрохимические датчики состоят из химического реагента и чувствительной мембраны, в результате прохождения через которые соответствующего газа происходит химическая реакция, вызывающая возникновение электрического сигнала пропорционального концентрации газа. Полученный электрический сигнал преобразовывается в цифровой вид.Одновременно с отбором газовой пробы, термопара, расположенная на конце пробоотборника измеряет температуру газового потока. Встроенная термопара измеряет значение температуры окружающего воздуха или температуру воздуха, подаваемую в камеру сгорания.
Используемый газоанализатор позволяет определять следующие параметры:- кислород 
(0-21%), 
;- оксид углерода СО (0-40000 ppm), 
;- оксид азота NO (0-5000 ppm), , определяет соответствие нормативам вредных выбросов;- диоксид серы 
(0-2000 ppm), определяет соответствие нормативам вредных выбросов;
Рисунок 4. Блок – схема газоанализатора
Рисунок 5. Общий вид газоанализатора
Работа выполняется в следующей последовательности:
1. Открыть регулировочный клапан кран на горелочном устройстве и осуществить розжиг факела.
2. С помощью регулировочной гайки установить диффузионный режим горения.
3. С помощью координатного устройства установить термопару в нулевую точку отсчета координат (х=0; у=0).
4. Установить термопару в первое сечение замера поля температур (характерное сечение диффузионного факела представлены на рисунке 6).
5. Записать значения температур по радиусу факела в первом сечении в таблицу 1.
6. Последовательно установить термопару в следующем сечении и записать значения температур в протокол №1.
7. С помощью регулировочной гайки установить гомогенный режим работы горелочного устройства.
8. Последовательно установить термопару в характерном сечения гомогенного факела (см. рисунок 7) и записать значения температур по радиусам сечений в протокол №2.
9. Закрыть регулировочный вентиль.
10. Отключить лабораторную установку от сети.
Рисунок 7. Гомогенный газовый факел. Сечения замера поля температур
