ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Метод обращения спектральных линий из "Методы измерения температур в промышленности " Метод измерения лучеиспускания и поглощения не может быть применен для измерения температуры несветящегося пламени, так как его коэфициент поглощения слишком мал для любого достаточно широкого участка спектра, в котором может быть произведено измерение с помощью оптического пирометра. [c.369] Вследствие большой интенсивиости резонансных линий щелочных металлов, применение метода обращения возможно при введении в пламя щелочного металла в таких ничтожных количествах (порядка нескольких миллиграммов на 1 кг горючего), которые практически не окавывают влияния на температуру исследуемого пламени. При введении в пламя щелочных металлов в виде водных растворов их солей можно ожидать некоторого понижения температуры пламени в зависимости от количества вводимой воды вследствие потери энергии а нагрев и испарение воды и на диссоциацию водяных паров. [c.370] При измерении методом обращения спектральных линий температур неоднородного пламени полученная оптическая температура оценивается, как и при измерении методом лучеиспускания и поглощения. При этом следует также учесть влияние диссоциации вводимой в пламя соли. Если соль слабо диссоциирует, то излучение и поглощение сосредоточены в наиболее горячих зонах. Если же соль сильно диссоциирует, то менее горячие участки пламени также участвуют в излучении и поглощении. Все сказанное относится также к равновесию диссоциации образующихся в пламени окислов и других соединений вводимого щелочного металла. Например, натрий образует в пламени молекулы NaOH, которые интенсивно диссоциируют при температурах около 1200° в участках пламени с более низкой температурой излучение натрия ослаблено. Отсюда видно, что температуры обращения неоднородного пламени могут получаться несколько различными в зависиМ Ости от применяемого метода окрашивания пламени. [c.370] Вместо окрашивания всего плямени можно применить местное окрашивание, вводя шелочной металл только в тот участок пламени, температуру которого желательно измерить, тфи-чем излучение и поглощение резонансной линии локализуется только в окрашенном участке. Однако применение местного окрашивания в ряде случаев технически весьма затруднительно, особенно при измерении температур в камерах сгорания двигателей. [c.371] В качестве источника сплошного спектра для метода обращения применяются те же источники овета, что и для метода лучеиспускания и поглощения. При применении дуговых источников следует убедиться в отсутствии в их спектре линии излучения или поглощения той же длины волны, что у линии, используемой для измерения. Яркостная температура источника чзмеряется оптическим пирометром в лучах длины волны используемой линии. Если измерения производятся пирометром в лучах другой длины волны, то соответствующая поправка должна быть рассчитана на основании спектральных характеристик используемого источника сплошного спектра. [c.371] Измерение температур несветящегося пламени можно производить в инфракрасном свете, напри мер в длинах волн 2,7 к 4,4 (г (полосы НгО и СОг). Этот метод измерения, промежуточный между методом обращения и методом лучеиспускания и поглощения, является универсальным вследствие наличия у любого углеводородного пламени указанных полос высокой интенсивности. Неудобство метода — иеобходимость применения оптических деталей из флюорита или сильвина, а также невозможность визуального фотометрирования. Кроме того, большие затруднения вносит сильное поглощение указанных инфракрасных лучей в атмосферном воздухе вследствие наличия в нем углекислого газа и паров воды. Точность измерения температур пламени в инфракрасной области обычно значительно ниже, чем в видимой области. [c.371] При измерении инфракрасного излучения кварцевые окна дают возможность использовать полосы при У- — 2,7 ц. Определение равенства температур излучателя и пламени в этом случае производится аналогично методу лучеиспускания и поглощения. [c.372] Требования к юстировке оптических деталей, а также и погрещности, вызываемые неправильной юстировкой, в рассматриваемом случае остаются такими же, как и при применении метода лучеиспускания и поглощения. Требования к резкости изображения ленты лампы на щель спектроскопа являются такими же, как и в случае метода лучеиспускания и поглощения. [c.372] Принципиальные погрешности метода обращения могут происходить от наличия в пламени неравновесных состояний, приводящих к несоответствию излучения наблюдаемой спектральной линии закону Кирхгофа. [c.372] Температура возбуждения строго равна кинетической температуре газов пламени, если пламя и излучение находятся между собой в термодинамическом равновесии. При измерении температур пламени, горящего при давлениях порядка одной атмосферы, переход энергии возбуждения в кинетическую энергию и обратно происходит значительно интенсивнее, чем переход энергии возбуждения в энергию излучения. Поэтому разность между температурой возбуждения и кинетичсскои температурой газов пламени вне зоны интенсивной химической реакции составляет лишь доли градуса. [c.372] Однако неравновесное распределение энергии в нла -мени, в зоне интенсивной химической реакции, обусловливает неравенство температуры возбуждения и кинетической температуры. Метод обращения дает при этом завышенные значения температуры, так как происходящие в пламени реакции вызывают такой вид нарушений кривой распределения энергии, готорый приводит к повышенной концентрации возбужденных атомов [62—66]. [c.372] Вследствие неизученности происходящих в пламени физических процессов, параметры, характеризующие неравновесное состояние, пока не поддаются количественному теоретическому расчету. [c.373] Однако в стационарном пламени, образующемся при сгорании газообразной горючей смеси, зона неравновесных состояний занимает небольшой объем пламени, так называемый внутренний конус во всем остальном объеме пламени неравновесные состояния не обнаруживаются, и метод обращения приводит к правильным результатам. [c.373] В двигателях пламя обычно не имеет явно выраженных зон сгорания. Поэтому в двигателях многих типов неравновесные состояния обнаруживаются во всем объеме пламени как вследствие происходяшуего во всем объеме горения, так и из-за изменений объема и давления, нарушающих условия химического равновесия. Метод обращения дает в этих условиях завышенную температуру. Поэтому в двигателях любого типа измерению температуры методом обращения должна предшествовать проверка применимости этого метода, например, путем сравне-Еия с результатами измерения другими методами. [c.373] Ошибки измерения, вызванные фотометрическими погрешностями, зависят от порога контрастной чувствительности глаза, ширины входной щели спектроскопа, ширины спектральной линии, интенсивности излучения используемой линии и фона сплошного спектра пламени и значения измеряемой температуры. Соответствующая погрещность может быть весьма значительной, особенно при использовании слабых линий и при интенсивном фоне сплошного спектра в собственном излучении пламени, а также при измерениях в инфракрасной части спектра. [c.373] Вернуться к основной статье