【摘要】：燃燒是人類利用能源的最主要的手段,但在燃燒過程中會大量氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物以及可吸入顆粒等污染物,造成環(huán)境污染。燃燒檢測技術(shù)可以對燃燒火焰特性如溫度分布、組分濃度等進行檢測,在燃燒診斷和污染物控制方面具有重要意義。激光檢測擊穿光譜技術(shù)作為典型的激光燒蝕光譜分析技術(shù),可以通過等離子體輻射出的光譜信息進行樣品的定性及定量檢測,具有非接觸、實時在線測量等優(yōu)點,已被廣泛地應用于具有超高溫和復雜流場的燃燒火焰檢測研究。本文基于激光擊穿光譜技術(shù)對乙烯/空氣部分預混燃燒火焰進行檢測,通過火焰等離子體光譜信息對燃燒火焰元素比進行了分析。首先,搭建了一套激光誘導擊穿光譜(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)系統(tǒng),對激光誘導擊穿火焰的光譜信息進行了預處理,消除了背景噪聲;對LIBS系統(tǒng)的光譜儀信號延遲接收時間進行了優(yōu)化;基于乙烯/空氣預混燃燒火焰中特征元素C(247.8 nm)、H(656.3 nm)、O(777.2 nm)光譜信息對激光能量進行了探究,結(jié)果表明火焰中特征元素的光譜強度隨著激光能量的增加而增加,但激光能量對光譜強度比C/O和H/O沒有影響。隨后,通過LIBS系統(tǒng)對不同混合分數(shù)CO_2/O_2混合氣進行定量分析實驗,發(fā)現(xiàn)光譜強度比與原子數(shù)密度比之間呈線性相關(guān);在此基礎(chǔ)上,對乙烯燃燒火焰光譜元素比與當量比之間的關(guān)系進行了理論及實驗分析,結(jié)果表明,光譜元素強度比C/O、H/O與當量比之間呈線性相關(guān);沿著火焰軸向高度檢測C、H光譜強度,結(jié)果表明,C、H光譜強度隨著火焰高度而減小,C/H光譜強度比隨著火焰高度增加先增加后減小。
【圖文】：

圖 2-3 能量探測器表 2-2 QE25LP-S-MB-INT-D0 型激光能量計參數(shù)激光能量計參數(shù)探測頭尺寸 25mm x 25mm探測頻率 10HZ不確定性參數(shù) ±3.0%能量修正系數(shù) 532 nm：1.049脈沖寬度 0.007μs標準工作環(huán)境 22℃ 相對濕度 41%供電類型 USB 供電燃燒實驗臺：本文實驗中所用的燃燒實驗臺主要由部分預混燃燒器、流量控制

15圖 2-4 預混燃燒器示意圖如圖 2-5 所示，主要包括激光聚集光路和束鏡、反射鏡、石英凸透鏡和光纖組成束后實現(xiàn)光束整形并抑制光束發(fā)散角來實束方向，然后通過石英凸透鏡聚焦到火焰，利用光纖進行燃燒火焰中聚集點的等離，，通常有兩種收光方式[41,42]：一種是沿鏡以收集等離子體信號，稱為同向收光；
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK16;X701

【參考文獻】

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本文編號：2696705