[發(fā)明專利]一種通過添加O3和CH3OH獲得穩(wěn)定冷焰的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510325601.4
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN105114974A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 茍小龍;王子君
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): F23L7/00
• 分類號(hào): F23L7/00;F23C1/00
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 黃書凱

1.一種通過添加O₃和CH₃OH獲得穩(wěn)定冷焰的方法，其特征在于：

為觀察冷焰結(jié)構(gòu)及測量燃燒過程中自由基的濃度變化，本發(fā)明采用對沖擴(kuò)散的燃燒方式；氧化劑中O₃加入后通過反應(yīng)向系統(tǒng)提供活躍的O自由基，加快燃料(RH)的脫氫進(jìn)程，縮短形成燃料的自由基(R)所需的誘導(dǎo)期時(shí)間，隨后燃料自由基(R)與氧氣的反應(yīng)，更快地進(jìn)入燃料的低溫氧化階段，加速燃燒的化學(xué)動(dòng)力學(xué)過程；合理的選用O₃和CH₃OH的比例可以控制低溫氧化過程，穩(wěn)定冷焰；使用激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)(LIF)測量火焰溫度分布及O和OH自由基的濃度分布；測量自由基濃度的方法為：當(dāng)激光通過燃燒火焰時(shí)，調(diào)整激光的輸出頻率，使之和待測原子或分子的某一上下能級(jí)之間的共振躍遷頻率相同，通過共振吸收將待測分子從某一電子基態(tài)激勵(lì)到某一激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的粒子向下躍遷，產(chǎn)生熒光信號(hào)，通過對該熒光成像獲得燃燒區(qū)域自由基濃度的二維空間分布信息；測量火焰溫度時(shí)選用OH基作為待測的分子，使用雙波長測溫法，獲得OH自由基產(chǎn)生的熒光信號(hào)，將所得熒光信號(hào)強(qiáng)度相比約去濃度和熒光淬滅效應(yīng)的影響，然后根據(jù)不同轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)量子數(shù)分布所滿足的波耳茲曼分布律得到溫度分布；

根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的對沖擴(kuò)散火焰燃燒室由燃料噴嘴6和氧化劑噴嘴9組成，噴嘴周圍管道中的N2作為燃燒過程的保護(hù)氣；燃料(庚烷、辛烷、二甲醚、葵酸甲酯等)、抑制劑(甲醇)和預(yù)熱后的氮?dú)夥謩e通過各自進(jìn)口1、15、14注入恒溫預(yù)熱的汽化室3，汽化之后燃料/抑制劑/氮?dú)饣旌衔镞M(jìn)入實(shí)驗(yàn)臺(tái)上部的燃料噴嘴6中。實(shí)驗(yàn)中采用高純度的氧氣作為氧化劑，通過進(jìn)口13進(jìn)入管道，當(dāng)需要向?qū)嶒?yàn)中添加臭氧時(shí)，關(guān)閉圖中氧氣管路中的旁路閥12，則氧氣通過臭氧發(fā)生器11產(chǎn)生一定濃度的臭氧，并與剩余氧氣混合進(jìn)入實(shí)驗(yàn)臺(tái)下部的氧化劑噴嘴9；混合物出口設(shè)有對應(yīng)的溫度測點(diǎn)5，在實(shí)驗(yàn)過程中，采用PID控制器控制上部燃料噴嘴和下部氧化劑噴嘴的出口混合物的溫度。臭氧的濃度通過臭氧發(fā)生器前后氧氣的濃度進(jìn)行換算得到，氧氣濃度由濃度測點(diǎn)10測得；物質(zhì)流量通過管路中的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，各物質(zhì)的管道出口均設(shè)有流量測點(diǎn)2；CCD攝像機(jī)13顯示冷焰的圖像，LIF激光束14測量冷焰中心區(qū)的溫度分布以及O和OH自由基的濃度分布；

根據(jù)燃料的種類，不同的分子結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)O₃和CH₃OH的比例控制氧化燃燒過程，得到穩(wěn)定的冷焰。

2.一種如權(quán)利要求1所述的通過添加O₃和CH₃OH獲得穩(wěn)定冷焰的方法，其特征在于：對于正庚烷或者異辛烷，在不同的火焰拉伸率及不同的燃料百分?jǐn)?shù)條件下有不同的O₃和CH₃OH的比例，但比例大小在1：25至1：5的范圍內(nèi)變化。

3.一種如權(quán)利要求1-2所述的通過添加O₃和CH₃OH獲得穩(wěn)定冷焰的方法，其特征在于：正庚烷在火焰拉伸率為50，燃料側(cè)組成為7％的正庚烷、0.5％的甲醇和92.5％的氮?dú)?溫度為550K；氧化劑一側(cè)為0.02％的臭氧和99.98％的氧氣，溫度為300K，可得到溫度約為720K的冷焰。

4.一種如權(quán)利要求1-3所述的通過添加O₃和CH₃OH獲得穩(wěn)定冷焰的方法，其特征在于：異辛烷在火焰拉伸率為60，燃料側(cè)組成為12％的異辛烷、0.5％的甲醇和87.5％的氮?dú)猓瑴囟葹?50K；氧化劑一側(cè)為2％的臭氧和98％的氧氣，溫度為300K，可得到溫度約為780K的冷焰。

5.一種如權(quán)利要求1-4所述的通過添加O₃和CH₃OH獲得穩(wěn)定冷焰的方法，其特征在于：對于正庚烷或者異辛烷，在不同的火焰拉伸率及不同的燃料百分?jǐn)?shù)條件下有不同的O₃和CH₃OH的比例，比例大小為1：15。