<<<Назад
|
Измерение концентрации радикалов.
|
При измерениях концентрации возбуждение и регистрация флуоресценции радикала OH производились в колебательно-вращательной полосе 0-0 системы A2S+-X2П.
Длина волны лазера настраивалась на спектральный пик 3113 A. Это приводило к возбуждению перехода P26 - с уровня f26 на уровень F25. Монохроматор со спектральным разрешением 3 A был настроен на пик с длиной волны 3075 A, образованный изолированной линией перехода R24 - с уровня F25 на уровень f24. Флуоресценция регистрировалась только в течение короткого промежутка времени, совмещенного с максимумом интенсивности импульса лазерного излучения. Расчеты показывают, что изменение температуры в диапазоне 900-3000 К приводит к перераспределению населенности исходного уровня f26 менее чем на 20%. На этом основании интенсивность флуоресценции OH, измеренную по такой схеме, можно принять не зависящей от температуры, а только от концентрации этих радикалов. Энергия импульса возбуждающего излучения была увеличена до 0,5 мДж. Плотность мощности лазерного излучения в фокусе линзы (f=100 мм) превышала известную величину порога насыщения и составляла 3*107 Вт/(см2 см-1). В монохроматор попадала насыщенная флуоресценция из центральной области сфокусированного лазерного пучка с размерами 0,03*0,1*1,0 мм. С использованием стробоскопического осциллографа временное разрешение системы регистрации было меньше длительности лазерного импульса и составляло около 10 нс. Это позволило измерить сигнал ЛИФ во время лазерного импульса, когда интенсивность излучения была наибольшей. С целью получения абсолютных концентраций проводилась калибровка сигнала в диффузионном пламени водорода, которое ранее исследовали Lucht R.P. с соавторами. Для этого воспроизводились условия их экспериментов. Полученные в них данные измерений концентрации ОН приняты нами как эталон.
|
На рисунке представлено распределение концентрации ОН в диффузионном пламени при горении водорода, истекающем в воздух из сопла диаметром d=3 мм. При x/d=10, когда сигнал достигает наибольшего значения, принято, что он соответствует 4,5*1016 cм-3. Располагая калибровкой сигнала в эталонном пламени, мы получили также количественные данные для горения заранее перемешанной смеси водорода с кислородом. На рисунке показано распределение радикала ОН в пламени сварочной горелки, образующемся при подаче в неё стехиометрической смеси водорода с кислородом. Видно, что радикал присутствует в протяжённой области ниже по потоку от фронта пламени, что обусловлено, по-видимому, сверхравновесным уровнем концентрации ОН. Скорость изменения концентрации ОН вдоль оси факела существенно меньше, чем в диффузионном пламени.
|
Флуоресценция радикала CH возбуждалась в полосе 0-0 системы B-X (см. [11]). Длина волны лазера перестраивалась вблизи пика 3907 A, образованного малочувствительными к температуре линиями Q1(8) и Q2(8). Регистрировалась интегральная флуоресценция в полосе 0-1 при настройке монохроматора с разрешением 150 A на длину волны 4350 A. Измерялась относительная концентрация радикалов CH, поскольку калибровка сигнала ЛИФ в этом случае не проводилась. На рисунке показаны результаты измерений объёмных концентраций в ламинарном пламени испаряющегося этанола вблизи лобовой точки сферы 15 мм и в пограничном слое над плоской горизонтальной поверхностью (скорость Uо=3 м/с, степень турбулентности Tu0=1%, x=140мм, высота стабилизатора пламени h=3 мм).
Поперечная координата y отнесена к координате максимума температуры yf. Видно, что параметры, характеризующие горение испаряющегося этанола (ОН, СН, Т), отличаются по расположению их экстремумов. Возможно, что специфическое распределение СН связано с наличием промежуточных продуктов химического реагирования С2Н4О и СО. Проведенные оптические измерения локальных значений температуры и концентрации радикала ОН показали, что получаемые результаты соответствуют высокому пространственному и временному разрешению (~0,1мм, 15*10-9с), согласуются с известными и могут быть основанием для использования метода ЛИФ в реагирующих потоках с пульсациями концентрации OH.
|
Некоторые данные по концентрациям радикала ОН внесены
в Базу данных
по характеристикам турбулентного пограничного слоя с химическими и фазовыми превращениями
(см. Tables 15,
16).
|
<<<Назад
|
Разработка сайта: FSY, 2011 |