Impacto da distribuição não uniforme dos parâmetros termoquímicos na medição da temperatura da chama de fuligem de carbono por espectroscopia de absorção laser bicolor

LIU Ningbo ,  

ZHAO Yijia ,  

LU Shengyao ,  

MA Liuhao ,  

摘要

Na tecnologia de medição da temperatura da chama de fuligem de carbono por espectroscopia de absorção laser bicolor (Laser Absorption Spectroscopy, LAS) considerando o efeito de linha de visão (Line-Of-Sight, LOS), foi estudado o impacto da distribuição não uniforme dos parâmetros termoquímicos na medição da temperatura da chama de fuligem de carbono. Foram priorizadas seis pares típicos de linhas de absorção do vapor de água (H₂O) na faixa de 1,3 a 3,0 μm. Para a chama de fuligem de carbono com fluxo de nitrogênio e com fluxo de ar, um sistema de simulação numérica espectral de alta fidelidade foi utilizado para estudar o efeito das distribuições não uniformes de temperatura e concentração nos resultados da medição de temperatura dos seis pares selecionados de linhas, obtendo-se assim as condições de heterogeneidade para as chamas com fluxo de nitrogênio e com fluxo de ar. Para a chama com fluxo de nitrogênio, o desvio relativo máximo de temperatura simulado para os pares de linhas 4 029,52 cm⁻¹/4 030,73 cm⁻¹ e 5 553,86 cm⁻¹/5 554,18 cm⁻¹ foi de 4,72% (mínimo) e 12,40% (máximo), respectivamente. Para a chama com fluxo de ar, os desvios relativos de temperatura foram tanto positivos quanto negativos, e os valores máximos positivos e negativos ocorreram sob a condição de heterogeneidade δ/L=80%; para o par de linhas 5 553,86 cm⁻¹/5 554,18 cm⁻¹, os desvios relativos máximos positivos e negativos foram 14,43% e -2,51%, respectivamente; para o par 4 029,52 cm⁻¹/4 030,73 cm⁻¹, foram 3,22% e -13,21%, respectivamente. Finalmente, foi realizada validação experimental por espectroscopia de absorção com o par típico de linhas 4 029,52 cm⁻¹/4 030,73 cm⁻¹. Os resultados experimentais mostram que, em duas chamas típicas de fuligem de carbono, o par de linhas 4 029,52 cm⁻¹/4 030,73 cm⁻¹ é insensível à heterogeneidade dos parâmetros termoquímicos, o que reduz ao máximo o impacto da distribuição não uniforme dos parâmetros termoquímicos no resultado da medição da temperatura.

关键词

tecnologia de espectroscopia de absorção laser; distribuição não uniforme dos parâmetros termoquímicos; chama de fuligem de carbono; medição de temperatura

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