Способ определения периода задержки и температуры самовоспламенения жидких и газообразных топлив Советский патент 1979 года по МПК G01N25/52 

затруднено неопределенностью Характерных признаков воспламенения. При впрыске топлива в нагретый поток воспламенение его развивается в несколько стадий, начиная от слабого голубого свечения до устойчивого фронта пламени. Разница во времени появления этих стадий довольно велика и в зависимости от того, какой из этих моментов принять за факт воспламенения, можно получить существенно разные результаты.

Целью изобретения является повышение 1 адежности определения периода задержки и температуры самовоспламенения топлив.

Указанная цель достигается тем, что на пути потока размещают механический стабилизатор пламени и момент вспыщки определяют по появлению фронта пламени за этим стабилизатором, расчетные параметры измеряют для нескольких размеров стабилизатора, для каждого размера онределяют период задержки и температуру самовоспламенения и путем экстраполирования вычисляют их значення для нулевого размера стабилизатора.

На фиг. 1 изобрал ена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - кривые, поясняющие определение величин температуры воспламенения Гв методом экстраполяции до нулевого размера стабилизатора пламени; на фиг. 3 - зависимость температуры воснламенения от скорости потока при различных размерах стабилизатора пламени; на фиг. 4- экспериментальные данные, полученные при использовании данного способа, в сопоставлении с данными, полученными при использовании известного способа (прототип).

Установка содержит камеру воспламенения 1, на входе которой установлены топливный коллектор 2, манометр 3 замера статического давления и термопара 4, а на выходе - стабилизатор 5 пламени, генераторную камеру 6 и канал подвода сжатого воздуха 7 с установленными в нем дроссельной щайбой 8, манометрами 9 перепада давления на щайбе и термопарой 10. В камеру воспламенения 1 подают сжатый воздух, который предварительно подогревают путем сжигания топлива в генераторной камере 6. По достижении температуры потока на 100-150°С ниже ожидаемой температуры воспламенения в камеру воспламенения через форсунки коллектора 2 подают определенное количество топлива и одновременно продолжают нагрев потока в генераторной камере до тех нор, пока за стабилизатором 5 не появится устойчивый фронт пламени. В момент появления пламени проводят замеры статического давления по манометру 3, температуры потока с помощью термонары 4, расхода топлива в генераторную камеру бив камеру воспламенения 1, перепад давления воздуха на

дроссельной шайбе 8 с помощью ма1х.«етров 9 и температуры воздуха на входе в генераторную камеру при помощи термопары 10.

По замеренному перенаду давления Я на дроссельной щайбе, температуре Т и давлению воздуха Р на входе в генераторную камеру определяют расход воздуха

: 0,.- -Н,

GSR-T

где 29,27 - газовая постоянная; по статическому давлению PCI и темнературе TS потока на входе в камеру воспламенения определяют скорость потока

-G-R-T,

W гг.

Я„где EG GB+GT - суммарный расход воз20духа и топлива в генераторную камеру и камеру воспламенения; F - площадь проходного сечения камеры воспла25менения;

и время нребывания смеси в камере воспламенения, равное периоду задержки воспламенения

/ I р F

-S . в ст

зам- YG-R-T,

где LB - расстояние от топливного коллектора до стабилизатора нламени.

В камере воспламенения в каждом случае замеряют концентрацию кислорода сОгзам и определенный период задержки воспламенения по замеренным данным приводят к принятому значению концентрации

с О,

т: - т..

с О,

Проведены исследования тонлива марки ТС-1 при установке стабилизаторов размерами, равными 30 мм, 15 мм и 5 мм на расстояниях LB от топливных коллекторов, равных 80 мм, 140 мм, 500 мм и 1000 мм.

Значение температуры самовоснламенения TBQ для нулевого размера стабилизатора получено путем экстраполирования зависимостей температуры самовоспламенения от размера стабилизатора для разных скоростей потока, изобрал енных на фиг. 2. Продлевая кривые (d) до нбресечения с осью ординат, определяем .

Графики зависимости температуры самовоспламенения от скорости потока (фиг. 3,

где пунктирная линия соответствует нулевому размеру стабилизатора) и графики зависимости периода задержки от температуры самовоспламенения (фиг. 4, кривые I) построены в полулогарифмических координатах. На фиг. 4 также нанесены кривые И

Для топлива ТС-1 по данным, полученным известным способом.

Описываемый способ позволяет определить температуру самовоспламенения и период задержки воспламенения топлив в условиях, близких к условиям горения в форсажных камерах.

Как следует из фиг. 4 данные, полученные ранее известным способом, (кривые II) дают сильно завышенное значение температуры самовоспламенения и использование их при разработке форсажных камер приводит к прогарам стабилизаторов и выходу форсажной камеры из строя.

Данные, полученные описываемым способом, (кривые I) более достоверны, могут быть использованы при проектировании форсажных камер, что позволит сократить время доводочных работ и повысить надежность двигателей с форсажными камерами.

Формула изобретения

Способ определения периода задержки и температуры самовоспламенения жидких и газообразных топлив путем нагрева потока

смеси топлива к окислителя до температурь самовоспламенения, регистрации момента вспышки и измерения в момент вспышки расчетных параметров, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, на пути потока размеш,ают механический стабилизатор и момент вспышки определяют по появлению фронта пламени за этим стабилизатором, расчетные параметры измеряют для нескольких размеров стабилизатора, для каждого размера определяют период задержки и температуру самовоспламенения и путем экстраполирования вычисляют их значения для нулевого размера стабилизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 458754, кл. G 01N 25/52, 1974.

2.Патент Англии N« 1257323, кл. G ID, 1971.

3.Трушин Ю. М. Исследование задержки воспламенения углеводородных топлив методом потока. Сборник статей «Исследование горения в потоке воздуха. М.., «Машиностроение, 1964, с. 9.

VTv