Сажевый пробоотборник

(57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам,предназначенным для отбора пробы частиц сажи из высокотемпературного потока продуктов сгорания углеводородных топлив теплоэнергетических установок, в частности для исследования СССР1984.//а контр ларогчетр гаа Вход гагаОслабленныи ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР процесса сажеобразования в камерахсгорания двигателей летательных аппаратов. 11 ель изобретения - повышение эффективности использования испытательных теплоэнергетических объектов, связанных с отбором и анализом сажевых проб, путем обеспечениянепрерывного процесса их отбора ианализа. Сажевый пробоотборник состоит из охлаждаемого 1 и неохлаждаемого 2 корпусов. Полость между внешней4 и внутренней 5 стенками образуетмагистраль охлаждения, полость междусъемной трубкой 7 и внутренней стенкой 5 образует магистраль проДувкиинертным газом. Неохлаждаемый корпус2 снабжен оптически прозрачной камерой с системой аналитического контроля пробы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.Анализ основывается на свойствесветового потока определенной длины 50волны менять свою интенсивность припрохождении через дисперсную среду.Спектральный коэффициент пропусканиясреды: 1 л.л(1) 55 где 1 - интенсивность зондирующегоЛизлучения; Изобретение относится к устройствам, предназначенным для отборапробы частиц сажи из высокотемпературного потока продуктов сгорания углеводородных топлив теплоэнергетичес 5ких объектов, в частности для исследования процесса сажеобраэования вкамерах сгорания двигателей летательных аппаратов. .10Цель изобретения - повьппение эффективности использования испытательНьтх теплоэнергетических объектов,Связанных с отбором и анализом сажевых проб, путем обеспечения непрерывного процесса их отбора и анализа.Оптическая прозрачная камера, которой снабжен сажевый пробоотборник,позволяет в отличие от известных иПрименяемых кювет, в которых размещается жидкость, производить анализгазовых потоков с высокой температурой и давлением, а также в отличиеот прототипа с помощью, такого прогрессивного метода, как оптический 25анализ дает возможность повыситьэффективность использования испытательных теплоэнергетических объектов.Ранее известные конструкции оптически прозрачных камер (кювет) для такихцелей не применялись.Наличие оптически прозрачной камеры в газоотводном тракте позволяетприменить для анализа сажевых пробболее прогрессивный оптический метод,35который дает возможность вести непрерывно процесс отбора и анализа сажевых проб из высокотемпературного потока, что исключает простои испытательных стендов, в целом сохраняет 40число экспериментов с неудовлетворительными результатами, а следовательно, повышает эффективность использования испытательных теплоэнергетических объектов, связанных с отбором 45и анализом сажевых проб путем совмешения во времени отбора проб и иханализа, 1 - интенсивность ослабленного л, излучения,Спектральное эффективное сечениеослабления:Рнл- т -(2) где 1 - толщина запыленного сажей объема. вмакс Ь, = -и(ЮЧ,о(3) где Г(0) - функция распределения частич по размерам. Данное выражение справедливо в случае однократного рассеивания, причем определение т.(П) по результатам измерения (6) состоит в обращении уравнения (3). Массовая концентрация сажи в этом случае р,=уй(0)0 ЙП оНа фиг. 1 изображен сажевый пробоотборник, общий вид; на фиг. 2 - одна иэ возможных структурных схем системы аналитического контроля пробы.Сажевый пробоотборник состоит из охлаждаемого 1 и неохлаждаемого 2 корпусов, уплотнение 3 между которыми выполнено из меди. Охлаждаемый корпус включает в себя внешнюю 4 и внутреннюю 5 стенки, выполненные из жароПолость между съемной трубкой 1 и внутренней стенкой 5 образует магистраль продувки инертным газом, Неохлаждаемый корпус 2 содержит магистраль обдува инертным газом отттических окон 8, Охлаждаемый 1 и неохлаждаемый 2 корпуса соединены болтами, что дает (в случае необходимости) возможность провести демонтаж корпуса сажевого пробоотборника. Оптически прозрачная камера состоит из оптических окон 8, выполненньпс, например, из сапфирового стекла,фторопластовых уплотнительных колец 9, гаек 10, дающих возможность подключения световодов, собранных в корпусе 11. прочного материала и одновременноявляющиеся неохлаждаемым патрубкомдля подачи газа. Полость между внешней 4 и внутренней 5 стенками разделена промежуточной стенкой б и образует магистраль охлаждения корпуса 1,1543292 5 Система аналитического контроляпробы состоит иэ источника 2 излучения светового потока, диска 13 модулятора М, монохроматора 14, мультищелочного фотоэлемента 15, аналогового усилителя 16, соединенного спомощью фототранзистора 17 световодом 18 через диск 13 модулятора систочником 12 излучения, цифровоговычислительного блока 19 с выходамилибо на цифровой монитор 20, либо.печатающее устройство 21, либо насамописец 22,Сажевый пробоотборник работаетследующим образом,До начала процесса отбора продуктов сгорания, содержащих сажистыечастицы, через магистраль продувкиинертным газом между съемной трубкой 207 и внутренней стенкой 5 в исследуемую среду под небольшим избыточнымдавлением вытекает инертный газ. Этопрепятствует преждевременному попаданию частиц сажи в газоотводный 25тракт, который при этом закрыт. Процесс отбора начинается с одновременного перекрытия магистрали продувкиинертным газом, который при этом переключается на обдув оптических окон 308, и открытия газоотводного тракта.:Продукты сгорания, пройдя через оптически ,прозрачную камеру, котораяпросвечивается зондирующим излучением, направляются на приборы контроляпараметров газа. В процессе отборапроисходит непрерывньп оптическийанализ газового потока, По окончаниипроцесса отбора одновременно открывается магистраль продувки инертным 40газом и перекрывается газоотводныйтракт,3 Исходящий от источника 12 излучения световой поток диском 13 модулятора преобразуется в переменный, свет определенной частоты и направляется (путем проекции источника излучения в плоскость входной щели монохроматора) в монохроматор 14. Вы деленный последним из спектра пучок лучей является зондирующим излучением, которое проходит через оптически прозрачную камеру сажевого пробоотборника и попадает на мультищелочной фото элемент 15, который дает фототок, пропорциональный световому потоку, Падение потенциала вдоль рабочего сопротивления фотоэлемента усиливается и демодулируется аналоговым усилителем 16. Для управления процессом демодуляции используется фототранзистор 17, который освещается источником 12 излучения через световод 18 и диск 13 модулятора, Далее сигнал попадается в цифровой вычислительный блок 9, а затем на цифровой монитор 20 либо на печатающее устройство 21, либо на самописец 22, либо на любую комбинацию этих приборов.Для вычисления массовой концентрации р в цифровом вычислительном блоке 9 используется подпрограмма для решения одномерного уравнения .Фредгольма (и Вольтерры) 1 рода. Формула изобретения 1. Сажевый пробоотборник, включающий охлаждаемый корпус с двойнымистенками, газоотводной тракт, состоящий из съемной трубки, пробоотборного элемента, патрубка для подачигаза, и магистраль продувки инертнымгазом, соединенную с газоотводнымтрактом перед съемной трубкой, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения эффективности использования испытательных теплоэнергетических объектов, связанных с отбороми анализом сажевых проб, путем обеспечения непрерывного процесса их отбора и анализа, пробоотборный элементвыполнен в виде оптически прозрачнойкамеры и снабжен системой аналитического контроля пробы,2. Пробоотборник по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что системааналитического контроля пробы выполнена в виде источника излучения светового потока, модулятора с диском,монохроматора, мультищелочного фотоэлемента, соединенного с помощью.фототранзистора световодом через дискмодулятора с источником излученияаналогового усилителя, цифровоговычислительного блока с выходами нацифровой монитор, печатающее устройство и самописец.1543292 Составитель Г, ВеселоТехред. М.Дидык актор М. Петров Корректор И. Муска ВНИИП зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 з 395 И Гос Тираж 496 арственного комитета по 113035, Москва, ЖПодпис ноезобретениям и открытиям при ГКИТ СССРаушская наб., д. 4/5