ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Метод лучеиспускания и поглощения из "Методы измерения температур в промышленности " Для измерения температур светящегося пламени, образующегося при сгорании углеводородов в условиях недостатка кислорода или при недостаточном перемешивании, может быть ис пользовано излучение взвешенных в таком пламени раскалет -иых частиц (обычно углерода). [c.360] Коэфициент черноты излучения светящегося пламени зависит от концентрации взвешенных в нем частиц углерода, от толщины пламени, а также от длины волны. Коэфициент теплоотдачи взвешенных в пламени частиц углерода, вследствие весьма малых их размеров, получается весьма большим. Интенсивность теплообмена между газами светящегося пламени и взвешенными в нем излучающими частицами углерода приводит к тому, что разность их температур обычно составляет доли градуса, несмотря на потери тепла частицами путем излучения в окружающее пространство. [c.360] Излучение светящегося пламени удовлетворяет за кону Кирхгофа с высокой точностью. Это излучение практически никогда не имеет полностью характера сплошного спектра, свойственного твердому телу. Газы пламени накладывают на этот сплошной спектр собственное излучение, имеющее, как известно, вид атомных линий и молекулярных полос. Это излучение также в основном подчиняется закону Кирхгофа, кроме некоторых линий и полос люминесцентного происхождения, наблюдающихся иногда в зоне интенсивной химической реакции. В красной области спектра люминесценция обычно отсутствует. Спектральные линии и полосы температурного происхождения, удовлетворяющие зокону Кирхгофа, не вносят погрешности при измерении по методу лучеиспускания и поглощения. [c.360] Метод лучеиспускания и поглощения дает возможность осуществить оптическое измерение температур светящегося пламени с одновременным введением поправки на коэфициент черноты излучения. По этому методу вспомогательный источник света, например вольфрамовая ленточная лампа, визируется оптическим монохроматическим пирометром сквозь исследуемое пламя. Накал ленточной лампы регулируется таким образом, чтобы ее яркостная температура, измеренная непосредственно, без пламени, была равна яркостной температуре этой же лампы, измеренной сквозь пламя. Оба измерения производятся одним оптическим пирометром, т. е. в лучах одной и той же длины волны. Можно показать, что если пламя удовлетворяет зако-1 у Кирхгофа, го полученная яркостная температура равна истинной температуре пламени. [c.361] Гг — яркостная температура лампы. [c.361] Приведенный вывод справедлив в предположении, что отражением (рассеянием) света от пламени можно пренебречь. Если коэфициент отражения следует учесть, то нужно ввести поправку следующего вида. [c.361] Коэфициент отражения светящихся пламен обычно имеет в видимом спектре величину порядка 1%. [c.361] Эти выражения без труда выводятся из формулы Вина и из закона Кирхгофа в приведенной выше форме. Процесс вычисления по этой методике не сложнее, чем по двум приведенным выше вариантам, между тем измерения значительно ускоряются и упрощаются. [c.363] При испытании двигателей, когда условия измерения связаны с различными режимами работы двигателя и требуют быстрой наладки аппаратуры, легкой проверки правильности установки и быстроты измерений, рассматриваемая методика оказывается особенно удобной. Эта методика удобна также в тех случаях, когда почему-либо затруднительно плавно регулировать яркостную температуру вспомогательного источника света. При пользовании этой методикой расчет искомой температуры удобно производить по заранее рассчитанной таблице зависимости Ь от Т для используемой длины волны. [c.363] Во всех случаях применения метода лучеиспускания и поглощения необходимо вводить поправку на поглощение светя оптическими деталями таким образом, чтобы яркостную температуру изображения ленты лггмпы на пламени сравнивать с яркостной температурой этого же изображения при отсутстви пламени. [c.364] Т —исправленное значение температуры т —коэфициент пропускания оптических деталей. [c.364] Загрязнения оптических деталей вызывают рост трудно учитываемых погрешностей. Если избежать загрязнения не удается, то следует каждый раз измерять с указанной выше точностью пирометрическое ослабление загрязненных оптических деталей, расположенных между лампой и пламенем и использованных для основных отсчетов, или проводить определение яркостной температуры лампы не по силе тока, а оптическим пирометром сквозь установленные между лампой и пламенем оптические детали, как рекомендовалось выше при использовании дуговых источников света. [c.365] При этом необходимо иметь в виду, что если определение яркостной температуры лампы производится тем же оптическим пирометром, который служит для уравяивания яркостей, то поправка на поглощение света в оптических деталях, прибавляемая к измеренной температуре, положительна и учитывает поглощение света оптическими деталями, расположенными между пламенем и пирометром. Если же отсчет температуры лампы производится по силе тока, то поправка отрицательна. [c.365] Еще одним источником погрешностей, вызываемых оптическими деталями, может служить виньетирование светового потока от лампы. Очевидно, что для правильности результатов измерения необходимо, чтобы выходной апертурный угол оптической системы был одинаковым как для излучения пламени, так и для излучения лампы. Легко показать, что если апертурный угол для излучения лампы меньше, чем для излучения пламени (обратное положение невозможно, так как лампа визируется сквозь пламя), то возникающая при этом погрешность равна погрешности от поглощения соответствующей части излучения лампы оптическими деталями, что ясно, впрочем, и из простых физических соображений. [c.365] Легко показать, что нерезкое фокусирование изображения ленты лампы на пламя не влияет на результат измерения. [c.365] В частности, свет от лампы можно пропускать сквозь пламя параллельным или расходящимся пучком, даже без конденсора между лампой и пламенем. [c.366] Определить величину поправки, которую следует вносить при виньетировании, практически весьма затруднительно. Поэтому при измерениях следует исключать виньетирование, устраняя перечисленные выше причины. [c.366] При измерении температуры неоднородного пламени луч света от вспомогательного источника, проходя сквозь пламя, пересекает слои с различными температурами. В этих условиях метод лучеиспускания и поглощения дает некоторое среднее значение температуры между максимальной и минимальной температурами пламени на пути луча. Преобладающее влияние на показа ния прибора оказывают наиболее горячие участки, вследствие большой интенсивности излучения, а также участки, расположенные ближе к наблюдателю, вследствие частичного поглощения ими излучения от более удаленных слоев. [c.366] Открытое светящееся пламя, часто образующееся прн горении органических соединений в воздухе, имеет иногда максимальную температуру около наружной поверхности пламени вследствие догорания углерода при соприкосновении с атмосферным воздухом. Измеренная методом лучеиспускания и поглощения оптическая температура такого пламени получается близкой к его максимальной температуре. В случае светящегося пламени в двигателях и других установках, в которых пламя закрыто от атмосферного воздуха стенками камеры сгорания, а также в открытом пламени, светящемся не от недостатка кислорода, а от недостаточного перемешивания, максимальная температура образуется в центре пламени вследствие передачи тепла от периферийных участков пламени к охлаждаемым стенкам или к атмосферному воздуху путем диффузии. В этом случае оптическая температура получается близкой к арифме тическому среднему температур отдельных участков пламени вдоль измерительного луча. [c.366] Вернуться к основной статье