Optymalizacja spalania paliwa dzięki ekonomicznemu pomiarowi płomienia
Dokładny pomiar temperatury płomienia w procesach spalania jest trudny ze względu na inwazyjność i ograniczoną dokładność termopar, szczególnie w przypadku płomieni heterogenicznych i badań paliw o wysokiej wydajności. Tradycyjne metody mogą zniekształcać płomień i nie rejestrować przestrzennych zmian temperatury, co prowadzi do suboptymalnej kontroli spalania i obniżonej wydajności procesu.
Termometria w podczerwieni o długości fali 4,3 µm umożliwia nieinwazyjny, dokładny pomiar temperatury płomienia poprzez ukierunkowanie na silne pasmo emisji CO2. Metoda ta pozwala uniknąć zakłóceń fizycznych, poprawia dokładność danych i wspiera precyzyjną analizę i optymalizację spalania w czasie rzeczywistym, nawet w trudnych warunkach przemysłowych.
Uzyskiwane korzyści
- Umożliwia stabilną analizę płomienia bez zakłócania procesu spalania.
- Poprawia efektywność paliwową dzięki precyzyjnej kontroli procesu w oparciu o temperaturę.
- Zmniejsza emisję spalin, umożliwiając precyzyjną regulację stosunku powietrza do paliwa.
- Unika degradacji czujników spowodowanej sadzą lub ekspozycją na ciepło.
- Obniża koszty eksploatacji w porównaniu z chłodzonymi systemami kamer.
Dokładny pomiar temperatury płomienia w celu maksymalizacji wydajności procesów spalania paliw
W badaniach spalania, adiabatyczna temperatura płomienia reprezentuje maksymalną temperaturę, jaką płomień może osiągnąć w idealnych warunkach. Służy ona jako teoretyczna górna granica temperatur płomienia w rzeczywistych procesach, przy założeniu, że cała entalpia spalania jest w pełni przenoszona na gazy powstające podczas spalania. 100% współczynnik równoważności wskazuje na idealną mieszankę stechiometryczną, w której całe paliwo reaguje całkowicie z całym dostępnym tlenem w mieszance. Taki stan maksymalizuje temperaturę płomienia, ponieważ nie traci się ciepła na ogrzewanie nadmiaru tlenu lub innych niereagujących składników.
W rzeczywistych scenariuszach temperatury płomienia są zazwyczaj niższe niż adiabatyczna temperatura płomienia przy 100% współczynniku równoważności. Najwyższa temperatura płomienia występuje, gdy cała energia spalania jest wykorzystywana do ogrzania gazowych produktów spalania. Tę optymalną temperaturę osiąga się, gdy jest dokładnie wystarczająca ilość powietrza do całkowitego spalania – ani za dużo, ani za mało. Jeśli występuje nadmiar powietrza, dodatkowe powietrze pochłania część energii spalania, obniżając temperaturę płomienia. I odwrotnie, przy niedostatecznej ilości powietrza, niepełne spalanie zmniejsza uwalnianą energię, co skutkuje niższą temperaturą płomienia.
Dokładne pomiary temperatury płomienia mają kluczowe znaczenie dla opracowywania i testowania nowych paliw w napędach rakietowych i innych zastosowaniach o wysokiej wydajności. Pomiary te pomagają naukowcom udoskonalać składy paliw i poprawiać ich wydajność.
Pomiar temperatury płomienia ma również kluczowe znaczenie dla optymalizacji procesów spalania. Dokładne dane temperaturowe umożliwiają lepszą kontrolę spalania, co prowadzi do zwiększenia wydajności i redukcji emisji.
Ponadto pomiar temperatury płomienia odgrywa kluczową rolę w ocenie wydajności paliw o różnych składach. Zrozumienie, jak różne reakcje chemiczne zachodzą w różnych temperaturach, pozwala przemysłowi opracowywać lub wybierać paliwa, które oferują lepszą wydajność i niższą emisję, przyczyniając się tym samym do zrównoważonego rozwoju środowiska.
Termopary to najczęściej stosowane tradycyjne narzędzie do pomiaru temperatury płomienia. Składają się one z dwóch różnych metalowych przewodów połączonych na jednym końcu, tworząc złącze. Pod wpływem płomienia złącze generuje napięcie odpowiadające temperaturze, które następnie można zmierzyć i przekształcić na dane temperaturowe. Chociaż termopary są powszechnie stosowane ze względu na swoją prostotę i opłacalność, mają one istotne ograniczenia. Zapewniają one jedynie pomiary punktowe, co oznacza, że mierzą temperaturę w określonym miejscu, w którym termopara jest umieszczona w płomieniu. Może to prowadzić do niepełnych lub niedokładnych odczytów, szczególnie w przypadku płomieni heterogenicznych. Ponadto termopary są inwazyjne, potencjalnie zakłócając płomień i gromadząc sadzę, co może powodować błędy pomiarowe. Dodatkowo, na dokładność pomiarów termopar wpływa wymiana ciepła poprzez przewodzenie i promieniowanie, co powoduje rozbieżności między temperaturą termopary a rzeczywistą temperaturą gazu.
Optymalizacja spalania z wykorzystaniem termometrii na podczerwień o długości fali 4,3 µm do nieinwazyjnego pomiaru temperatury płomienia
Termometria na podczerwień to nieinwazyjna metoda pomiaru temperatury płomienia poprzez detekcję promieniowania cieplnego emitowanego przez płomień. W przeciwieństwie do termopar, technika ta nie wymaga fizycznego kontaktu z płomieniem, co pozwala uniknąć potencjalnych zakłóceń i niedokładności związanych z pomiarami inwazyjnymi.
W tej metodzie detektory czułe na określone długości fal podczerwieni rejestrują emisję promieniowania z płomienia. Natężenie tego promieniowania jest następnie porównywane z natężeniem znanego źródła ciała doskonale czarnego w celu dokładnego oszacowania temperatury płomienia.
Jedną z głównych zalet termometrii na podczerwień jest możliwość pomiaru temperatury bez zakłócania płomienia. Jednak dokładne odczyty wymagają starannej kalibracji i uwzględnienia takich czynników, jak emisyjność, absorpcja i rozpraszanie przez gazy spalinowe i cząstki sadzy.
Termometria na podczerwień do pomiaru temperatury płomienia zazwyczaj koncentruje się na długości fali około 4,3 mikrometra (µm). Ta długość fali jest szczególnie istotna, ponieważ pokrywa się z silnym pasmem emisji podczerwieni dwutlenku węgla (CO2), głównego produktu spalania węglowodorów. Przy 4,3 µm asymetryczne drgania rozciągające cząsteczek CO2 są dominującym emiterem w widmie podczerwieni, co czyni tę długość fali idealną do wykrywania promieniowania cieplnego emitowanego przez płomień. To specyficzne skupienie zapewnia, że odczyty temperatury ściśle odpowiadają rzeczywistej temperaturze płomienia, ponieważ natężenie promieniowania przy tej długości fali jest bezpośrednio powiązane z temperaturą cząsteczek CO2.
Pirometr Optris CTLaser F2 został specjalnie zaprojektowany do dokładnego pomiaru gazów spalinowych CO2 w zakresie widmowym 4,3 µm. Dzięki ukierunkowaniu na tę precyzyjną długość fali, pirometr minimalizuje zakłócenia ze strony innych gazów i promieniowania tła, zwiększając dokładność pomiarów temperatury płomienia.
Skalibrowany dla zakresu temperatur 200…1650°C, pirometr Optris CTLaser F2 doskonale nadaje się do różnych przemysłowych procesów spalania. Zapewnia niezawodny pomiar temperatury bez fizycznego kontaktu z płomieniem, zachowując tym samym integralność procesu spalania. Ponadto pirometr został zaprojektowany do efektywnej pracy w trudnych warunkach bez konieczności dodatkowego chłodzenia, co czyni go wszechstronnym i niezawodnym narzędziem w zastosowaniach przemysłowych.
Dlaczego CTLaser F2 to idealna, ekonomiczna alternatywa dla kamer chłodzonych
Wysokie temperatury płomieni powodują emisję znacznej ilości promieniowania podczerwonego, dostarczając cennych informacji o procesie spalania. CTLaser F2 to niezwykle przystępne cenowo i solidne rozwiązanie do pomiaru temperatury płomienia, stanowiące ekonomiczną alternatywę dla droższych, chłodzonych systemów obrazowania w podczerwieni. Chłodzone systemy podczerwieni, mimo wysokiej czułości i precyzji, mają kilka istotnych wad. Wymagają skomplikowanych mechanizmów chłodzenia, często wykorzystujących chłodzenie kriogeniczne lub termoelektryczne, co zwiększa całkowity koszt, konserwację i złożoność operacyjną. Te systemy chłodzenia są nie tylko drogie w instalacji i obsłudze, ale także podatne na awarie w trudnych warunkach przemysłowych, co prowadzi do dłuższych przestojów i wyższych kosztów konserwacji.
Z kolei CTLaser F2 zapewnia precyzyjne i niezawodne odczyty temperatury bez konieczności stosowania takiego sprzętu chłodzącego, co czyni go doskonałym wyborem do zastosowań przemysłowych, gdzie ważny jest budżet. Jego trwała konstrukcja zapewnia długotrwałą wydajność nawet w trudnych warunkach, dodatkowo zmniejszając ryzyko przerw w pracy. Połączenie przystępnej ceny, trwałości i wysokiej dokładności sprawia, że CTLaser F2 jest atrakcyjną opcją dla użytkowników poszukujących niezawodnego pomiaru temperatury bez wysokich kosztów i uciążliwej konserwacji, zwykle kojarzonej z technologiami chłodzonej podczerwieni.