【摘要】：燃燒是人類(lèi)利用能源的最主要的手段,但在燃燒過(guò)程中會(huì)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(cè)技術(shù)可以對(duì)燃燒火焰特性如溫度分布、組分濃度等進(jìn)行檢測(cè),在燃燒診斷和污染物控制方面具有重要意義。激光檢測(cè)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(guò)等離子體輻射出的光譜信息進(jìn)行樣品的定性及定量檢測(cè),具有非接觸、實(shí)時(shí)在線測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛地應(yīng)用于具有超高溫和復(fù)雜流場(chǎng)的燃燒火焰檢測(cè)研究。本文基于激光擊穿光譜技術(shù)對(duì)乙烯/空氣部分預(yù)混燃燒火焰進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)火焰等離子體光譜信息對(duì)燃燒火焰元素比進(jìn)行了分析。首先,搭建了一套激光誘導(dǎo)擊穿光譜(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)系統(tǒng),對(duì)激光誘導(dǎo)擊穿火焰的光譜信息進(jìn)行了預(yù)處理,消除了背景噪聲;對(duì)LIBS系統(tǒng)的光譜儀信號(hào)延遲接收時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化;基于乙烯/空氣預(yù)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(duì)激光能量進(jìn)行了探究,結(jié)果表明火焰中特征元素的光譜強(qiáng)度隨著激光能量的增加而增加,但激光能量對(duì)光譜強(qiáng)度比C/O和H/O沒(méi)有影響。隨后,通過(guò)LIBS系統(tǒng)對(duì)不同混合分?jǐn)?shù)CO_2/O_2混合氣進(jìn)行定量分析實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)光譜強(qiáng)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(duì)乙烯燃燒火焰光譜元素比與當(dāng)量比之間的關(guān)系進(jìn)行了理論及實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明,光譜元素強(qiáng)度比C/O、H/O與當(dāng)量比之間呈線性相關(guān);沿著火焰軸向高度檢測(cè)C、H光譜強(qiáng)度,結(jié)果表明,C、H光譜強(qiáng)度隨著火焰高度而減小,C/H光譜強(qiáng)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(cè)器表 2-2 QE25LP-S-MB-INT-D0 型激光能量計(jì)參數(shù)激光能量計(jì)參數(shù)探測(cè)頭尺寸 25mm x 25mm探測(cè)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(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境 22℃ 相對(duì)濕度 41%供電類(lèi)型 USB 供電燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)：本文實(shí)驗(yàn)中所用的燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由部分預(yù)混燃燒器、流量控制

15圖 2-4 預(yù)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(shí)現(xiàn)光束整形并抑制光束發(fā)散角來(lái)實(shí)束方向，然后通過(guò)石英凸透鏡聚焦到火焰，利用光纖進(jìn)行燃燒火焰中聚集點(diǎn)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(hào)，稱(chēng)為同向收光；
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TK16;X701

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2696705