Способ определения температуры газа

 

Изобретение касается высокотемпературных измерений и может быть применено для определения температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу, как в равновесных условиях, так и в условиях существенного отклонения от термодинамического равновесия. Целью изобретения является определение температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу. Способ осуществляется следующим образом. Происходит ослабление на частицах равномерно по всему контуру генерации, следовательно, при взаимодействии зондирующего луча с частицами интенсивность будет уменьшаться от хода к ходу в одно и то же число раз. При резонансном поглощении зондирующего луча газовой фазой контур генерации будет с каждым ходом деформироваться. Причем величина и характер деформации зависят от формы и расположения контура поглощения. Таким образом, имеется два различных механизма снижения интенсивности зондирующего луча: первый за счет ослабления на частицах и второй вследствие резонансного поглощения газом, которые можно описать системой уравнений, в которые входят измеряемые величины: интенсивность зондирующего луча, интенсивность зондирующего луча после N ходов, линейный размер зондируемой среды, показатель поглощения излучения в газовой фазе, показатель поглощения, обусловленный рассеянием зондирующего луча конденсированной дисперсной фазой, частота, доплеровская полуширина, столкновительная полуширина, сила линии, порядковый номер хода луча через среду. Из решения системы уравнений характеристики ослабления луча частицами и резонансного поглощения определяются раздельно. В случае, когда в уширении линии поглощения среды столкновительный и доплеровский механизмы вносят соизмеримые вклады для определения всех неизвестных, необходимо как минимум 4 хода. В случае столкновительного или доплеровского контуров минимальное число ходов 3. Способ позволяет определить температуру газа гетерогенных сред в топках, камерах сгорания, активных средах лазеров, при плазменной обработке порошков, напылении, что может способствовать оптимизации характеристик различных устройств и технологических процессов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

55 А1 (19) (11) д ц 4 С 01 К 11/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4168197/31-10 (22) 25.12.86 (46) 15.12.89. Бюл„ - 46 (71) Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова (72) А.Я,Венгер и M.Å„Ðîëèí (53) 536.6(088.8) (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ГАЗА (57) Изобретение касается высокотемпературных измерений и может быть применено для определения температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу как в равновесных условиях, так и в условиях существенного отклонения от термодинамического равновесия. Целью изобретения является определение температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу„ Способ осуществляется следующим образом, Происходит ослабление излучения на частицах равномерно по всему контуру генерации, следовательно при взаимодействии зондирующего луча с частицами интенсивность будет уменьшаться от хода к ходу в одно и то же число раз. При резонансном поглощении зондирующего луча газовой фазой контур генерации будет с каждым ходом деформироваться. Причем величина и характер деформации зависят от формы и расположения контура поглощения, Таким образом, имеется два различных механизма снижения интенсивнос-и зонИзобретение относится к высокотсмпературным и. мерециям и может

2 дирующего луча: первый за счет ослабления на частицах и второй вследствие резонансного поглощения газом, которые можно описать системой уравнений, в которые входят измеряемые величины: интенсивность зондирующего луча, интенсивность зондирующего луча после п ходов, линейный размер зондируемой среды, показатель поглощения излучения в газовой фазе, показатель поглощения, обусловленный рассеянием зондирующего луча конденсированной дисперсной фазой, частота, доплеровская полуширина, столкновительная полуширина, сила линии, порядковый номер хода луча через среду. Иэ решения системы уравнений характеристики ослабления луча частицами и резонансного поглощения определяются раздельно. В случае, когда вдуширении линии поглощения среды столкновительный и доплеровский механизмы вносят соизмеримые вклады для определения всех неизвестных, необходимо как минимум 4 хода. В случае столкновительного ипи доплеровского контуров минимальное число ходов 3, Спо— соб позволяет определить температуру газа гетерогенных сред в топках, камерах сгорания активных средах лазеоов, при плазменной обработке порошков, напылении, что может способствовать оптимизации xaрактеристик различных устройств и технологических процессов, быть применено для оц; ещ ления температуры газа, содержащ о конденсиро1529055 ванную дисперсную фазу как в равновесных условиях, так и в условиях су- щественного отклонения от термодинамического равновесия.

Целью изобретения является расши5 рение функциональных возможностей за счет измерения температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу.

Способ осуществляют следующим образом, Ослабление излучения на частицах равномерно по всему контуру генерации, следовательно.при взаимодействии зондирующего луча с частицами, интенсивность уменьшается от хода к ходу в одно и то же число раз. При резонансном поглощении зондирующего луча газовой фазой контур генерации с каждым ходом деформируется. При этом величина и характер деформации зависят от формы и расположения контура поглощения„ Таким образом, имеется два различных механизма снижения интенсивности зондирующего луча: за счет ослабления на частицах и вследствие резонансного поглощения газом, которые можно описать следующей системой уравнений:

n -Qg n L (-g<(Q,Ö, д, ) "

I = е ) I>(Q) е с1ц и е где I — интенсивность зондирующего

3 луча;

I — интенсивность зондирующего

1 и 35 луча после и ходов;

1. — линейный размер зондируемой среды; с(. — показатель поглощения излучения в газовой фазе;

40 показатель поглощения, обусловленный рассеянием излучения конденоированной дисперсной фазой; (д — частота;

1 — контур генерации; допплеровская полуширина; м — столкновительная полуширинау

Я вЂ” сила линии;

n — порядковый номер хода лу50 ча через среду.

В системе 4 неизвестных,с(определяется ослаблением на частицах и не зависит от характеристик резонансного поглощения, $, 2g ) (определяются резонансным полощением независи55 мо от ослабления на частицах. Следовательно, из решения системы уравнений характеристики ослабления луча частицами и резонансного поглощения определяются раздельно. В общем слу чае, когда в уширении линии поглощения среды столкновительный и допплеровский механизмы вносят соизмеримые вклады (фойгтовский контур), для определения неизвестных величин необходимо иметь четыре хода ° При измерении температуры газа настраивают лазер на соответствующий переход.

Измеряют I (Q). Затем с помощью частично прозрачных зеркал переотражают луч через исследуемую среду четыре раза. Располагая за частично прозрачными зеркалами датчики интенсивности, измеряют Ih, I<, I, I . Подставляют полученные значения интенсивности в систему уравнений и решая ее получают значения К и Ы g . По известной зависимости о z =f (Т) определяют .температуру газа.

Способ позволяет определить температуру газа гетерогенных сред в топках, камерах сгорания, активных средах лазеров при плазменной обработке материалов.

Формула изобретения

Способ определения температуры газа, в котором исследуемую среду зондируют лучом с длиной волны в пределах контура линии поглощения газа, измеряют интенсивность луча до и после прохождения исследуемой среды и по измеренным интенсивностям расчетным путем определяют показатель поглощения луча в исследуемой среде, по значению которого определяют температуру газа, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения температуры газа, содержащего конденсированную дисперсную фазу, пропускают через исследуемую среду один и тот же зондирующий луч не менее четырех раз а показатель поглощения опреУ деляют иэ системы уравнений:

-Му hL t -0Lg(Q t ф I С1 )

I =e J e I (g) dQ, Р, де I"„— интенсивность зондирующего луча после и-го хода; — показатель поглощения луча

3 конденсированной дисперсной фазы; п — порядковый номер хода луча через среду;

1529055

Составитель M.Èñàêàåâ

Редактор H.Горна г Техред ГГ.Ходанич Корректор М.Васильева

Заказ 7840/Зб Тираж 573 Подписное

ВНИИПИ Государс твенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, H(-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, у 1. Гагарина,101

L — линейный размер исследуемой среды по направлению луча;

1 - — контур генерации; о — показатель поглощения в газовой фазе частота; доплеровская полуширина; столкновительная полуширина; сила линии.