JPS6236560A - Device and method for measuring luminosity of hydrocarbon fuel - Google Patents

Device and method for measuring luminosity of hydrocarbon fuel

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JPS6236560A
JPS6236560A JP18285286A JP18285286A JPS6236560A JP S6236560 A JPS6236560 A JP S6236560A JP 18285286 A JP18285286 A JP 18285286A JP 18285286 A JP18285286 A JP 18285286A JP S6236560 A JPS6236560 A JP S6236560A
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JP
Japan
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droplets
combustion
stream
hydrocarbon
gas
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JP18285286A
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Japanese (ja)
Inventor
ゲイリー・ジェイムズ・グリーン
ツォング−ユアン・ヤン
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ExxonMobil Oil Corp
Original Assignee
Mobil Oil Corp
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/72Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using flame burners
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26Oils; viscous liquids; paints; inks
    • G01N33/28Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N2021/8557Special shaping of flow, e.g. using a by-pass line, jet flow, curtain flow
    • G01N2021/8564Sample as drops

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は炭火水素燃料、特に航空機のタービンエンジン
に用いられるジェット燃料のルミノンティー(輝度)を
測定する方法と装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring the luminance of hydrocarbon fuels, particularly jet fuels used in aircraft turbine engines.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

航空機のタービン燃料を燃焼することによって生じるル
ミノンティーは航空機のジェットエンジンの性能と長期
耐久性に関して重要な意味を持っている。燃焼器のライ
ナー壁への輻射熱の伝達量が増加するとルミノンティー
も増加し、これによって壁面温度が上昇して、最後には
構造体としての一体性が失われて燃焼器の寿命が低下す
る。炎のルミノンティーは排出される煙の発生に対する
重要な要件である燃料から生じる煤煙の量にも関係して
いる。
Luminon tea produced by burning aircraft turbine fuel has important implications for the performance and long-term durability of aircraft jet engines. As the amount of radiant heat transferred to the combustor liner wall increases, the luminon tee also increases, which increases the wall surface temperature and ultimately reduces the life of the combustor due to loss of structural integrity. The luminosity of the flame is also related to the amount of soot generated from the fuel, which is an important requirement for the generation of emitted smoke.

燃料の品質の標準的仕様は炎のルミノンティーと煤煙の
発生に関する適正な燃焼特性が常に確保されるように開
発されてきた。これらの仕様はASTM  試験法に基
づいており且つ煙点試験(D +322)とルミノメー
タ−数試験(D174o)が含まれる。しかし、これら
の試験は実際のエンジン燃焼器での条件とは全(異る条
件下で行われるため、これらの結果とエンジン性能とを
結び付けるのは難しがった。その結果、エンジン燃焼器
を改造し且つ計器を付けて炎のルミノンティーとそれが
ライナ一温度に与える影響を燃料の種類の関数として測
定することが行われてきた。こうした実験をすることに
よって良い結果を得ることができるが、この方法にはい
くつかの欠点がある。すなわち、 1 噴射法、冷却法および物理的形状といった設計上の
特異性のために使用した燃焼器の型式に結果が大きく依
存する。
Standard specifications for fuel quality have been developed to ensure proper combustion characteristics with respect to flame luminosity and soot production at all times. These specifications are based on ASTM test methods and include a smoke point test (D +322) and a luminometer number test (D174o). However, because these tests were conducted under conditions different from those in an actual engine combustor, it was difficult to correlate these results with engine performance. Modifications and instrumentation have been used to measure the luminosity of the flame and its effect on liner temperature as a function of fuel type. , this method has several drawbacks: 1. Results are highly dependent on the type of combustor used due to design idiosyncrasies such as injection method, cooling method, and physical geometry.

2、 この燃焼器試験設備は複雑で且つ建設と運転のコ
ストが高い。多数の燃料サンプルを必要とし、その量は
入手可能な実験用燃料の量を超えている。
2. This combustor test facility is complex and has high construction and operation costs. It requires a large number of fuel samples, which exceeds the amount of experimental fuel available.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明の第1の目的はジェット燃料のルミノンティーを
測定して燃焼器ライナ一温度の上昇度を予測する改良さ
れた方法を提供することにある。本発明の他の目的は建
設が比較的簡単で、運転が容易な上記測定用装置を提供
することにある。
A first object of the present invention is to provide an improved method for measuring jet fuel luminon tee to predict combustor liner temperature rise. Another object of the invention is to provide a measuring device as described above which is relatively simple to construct and easy to operate.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

の上端またはその近傍に設けたベンチュリーと、このベ
ンチュリーの絞り部近くに配置された開し 口端を有するl細管と、この毛細管から上記ベンチュリ
ー中へ、従って上記管状部材中へ液体炭化水素流を噴射
する液体噴射器と、ベンチュし リー管とl細管との間に区画される空間中にガス流を噴
射して一連の炭化水素液体の液滴を形成するためのガス
噴射器と、過剰な酸素の存在下に可燃性ガスを燃焼し且
つ炭化水素液体の液滴に点火するための上記管状部材頂
部またはその近傍に設けられた点火器と、炭化水素燃料
の液滴が管状部材中を流れる際にそれが燃焼した時のル
ミノシティーを測定するルミノメータ−とを備えてなる
、燃焼する液体炭化水素燃料のルミノシティーを測定す
る装置を提供するにある。
a venturi at or near its upper end; a capillary having an open end disposed near the constriction of the venturi; and a capillary for directing a liquid hydrocarbon flow from the capillary into the venturi and thus into the tubular member. a gas injector for injecting a gas stream into the space defined between the venturi tube and the capillary to form a series of hydrocarbon liquid droplets; an igniter disposed at or near the top of the tubular member for burning the combustible gas in the presence of oxygen and igniting the droplets of hydrocarbon liquid; and a droplet of hydrocarbon fuel flowing through the tubular member. An object of the present invention is to provide a device for measuring the luminosity of a combusted liquid hydrocarbon fuel, comprising a luminometer for measuring the luminosity when the fuel is combusted.

他の実施態様において、本発明は上記装置中で液体炭化
水素燃料を燃焼することKよりそのルミノシティーを測
定する方法を提供する。
In another embodiment, the present invention provides a method of determining the luminosity of a liquid hydrocarbon fuel by burning it in the apparatus described above.

〔作 用〕[For production]

本発明の方法で用いることができる装置の配列の一例を
第2図に示す。この装置は液体燃料液滴の燃焼によるル
ミノシティーを測定するためのフォトダイオード10と
オッシロスコープとを備えた燃焼ダクト6(すなわち燃
焼室6)と連通しだ液滴発生器(バーナーハウジング)
8によって主として構成されている。
An example of an arrangement of equipment that can be used in the method of the invention is shown in FIG. The device has a droplet generator (burner housing) in communication with a combustion duct 6 (i.e. combustion chamber 6) equipped with a photodiode 10 and an oscilloscope for measuring the luminosity due to combustion of liquid fuel droplets.
It is mainly composed of 8.

第1図はこの装置の液体燃料液滴発生器の一部を模式的
に示した図であり、この発生器は基本的にガス(例えば
チッ素)が流れる外側の垂直同心管12によって取り囲
まれた液体が流れる垂直毛細管2によって構成される。
FIG. 1 shows schematically a portion of the liquid fuel droplet generator of this device, which is essentially surrounded by an outer vertical concentric tube 12 through which a gas (e.g. nitrogen) flows. It consists of a vertical capillary tube 2 through which liquid flows.

毛細管の先端で液体燃料液滴が完全に形成されないうち
に該先端から離されることによって小さくて好ましくは
均一寸法で且つ均一に間隔をあけた液滴流が造られる。
By separating the liquid fuel droplets from the capillary tip before they are fully formed, a stream of small, preferably uniformly sized and evenly spaced droplets is created.

この分離はベンチュリー16の絞り部に配置された毛細
管先端を通る環状ガス流(好ましくは不活性ガス流)に
よって生じる引っばる力によって行われる。上記ガスは
毛細管先端を通る時にベンチュリーによって加速され、
ベンチュリーを通過後には減速される。
This separation is effected by a pulling force created by an annular gas flow (preferably an inert gas flow) through a capillary tip located at the constriction of the venturi 16. When the gas passes through the capillary tip, it is accelerated by the venturi,
After passing through the venturi, the speed is reduced.

こうして造られた液滴は、毛細管先端で液滴の重量が表
面張力に打勝って毛細管先端から離れることによって行
われる「自然」な分離によって生ずる液滴よりも径が小
さくなる。この液滴の寸法、間隔、−周期および初速度
は毛細管を流れる液体流、毛細管先端を通るガス流およ
び毛細管寸法を変えることによって制御できる。この液
体流の正確な計量はl5COポンプによって制御され、
一方、デジタル式マスフローコントローラーによって一
定のガス流が供給される。
The droplets thus created are smaller in diameter than those produced by "natural" separation, which occurs when the weight of the droplet overcomes surface tension at the capillary tip and moves away from the capillary tip. The size, spacing, period and initial velocity of the droplets can be controlled by varying the liquid flow through the capillary, the gas flow through the capillary tip and the capillary dimensions. Accurate metering of this liquid flow is controlled by a l5CO pump,
Meanwhile, a constant gas flow is provided by a digital mass flow controller.

ベンチュリーに対する毛細管の正確な位置決めはそれに
取付けたマイクロメーターで駆動されるxyz移動ステ
ージ14によって行うことができる。
Precise positioning of the capillary tube relative to the venturi can be achieved by an xyz translation stage 14 driven by a micrometer attached thereto.

燃焼装置の完全な模式図を第2図に示す。液滴を燃焼さ
せるための高温燃焼環境は逆向きの水冷バ〒ナー(偏平
火炎バーナー)18上に支持された細い予備混合(通常
CH6102/N2)された層流の偏平火炎からの後燃
焼ガスから与えられる。このバーナーへ送られるガス状
燃料混合物の化学量論量および全流量はニードル弁と較
正済みの流量計20を介して隣接する制御パネルによっ
て正確に制御され且つモニターされる。
A complete schematic diagram of the combustion device is shown in Figure 2. The high temperature combustion environment for burning the droplets consists of after-combustion gases from a narrow premixed (typically CH6102/N2) laminar flow flat flame supported on an inverted water-cooled burner (flat flame burner) 18. given from. The stoichiometric amount and total flow rate of the gaseous fuel mixture delivered to this burner is precisely controlled and monitored by an adjacent control panel via a needle valve and calibrated flow meter 20.

さらに、冷却のために、バーナー表面を取り囲んだ囲い
板を通るチッソガスのパージ流もこのパネルでモニター
される。ガス供給路中の圧力が万一低下したり、電源が
故障した際には、圧力スイッチとリレーと電磁弁との組
合せによって直ちにバーナーを止め、チッソガスで連続
的にパージして装置から可燃性ガスを全て除去し、燃焼
ダクトを冷却する。バーナー表面を内部から冷却し且つ
ガス流路中に一連のチェック弁を設けることにより炎が
逆流する可能性を無くしである。
Additionally, the purge flow of nitrogen gas through the shroud surrounding the burner surface for cooling is also monitored by this panel. In the unlikely event that the pressure in the gas supply path drops or the power supply fails, the burner will be immediately shut off using a combination of pressure switch, relay, and solenoid valve, and flammable gas will be removed from the equipment by continuously purging with nitrogen gas. and cool the combustion duct. Internal cooling of the burner surface and a series of check valves in the gas flow path eliminate the possibility of flame backflow.

燃焼ダクト6は透明な石英の円筒管である。The combustion duct 6 is a transparent quartz cylindrical tube.

その直径は例えば内径70mm  、外径74 mmで
、長さvlmである。この管はフランジ組体によって液
滴発生器8がら吊り下げられている。
Its diameter is, for example, an inner diameter of 70 mm, an outer diameter of 74 mm, and a length of vlm. This tube is suspended from the droplet generator 8 by a flange assembly.

燃焼ガスはこのダクトの底から排ガス回収系(図示せず
)中に排気される。このダクト中の燃焼ガスの温度分布
はダクトの縦軸に沿って垂直方向に1mの移動行程を有
する精密xyzxyz方向に移動する移動ステージによ
って位置決めされた輻射について修正された細い針金の
熱電対プローブ(Pt/6%Rh対pt、/so%Rh
 )  によって測定される。前記液滴発生器8はバー
ナーの中心の孔を通って均一に間隔をあけた均一寸法の
液滴(初期直径が約50〜500ミクロン)の流れを下
方の燃焼ダクト中に・噴射し、そこで直ちに点火されて
、一定誘発時間後に燃焼する。燃焼する液滴の目視によ
る観察と写真による観察とを容易にするために液滴流の
ストロボスコープによるバックイルミネーションと段違
いになった顕微鏡/カメラ2視覚装置を付は加えること
ができる。液滴寸法、間隔、速度を含む定量的データと
、例えばガス相の煤煙形成に関する定性的情報のような
定性的情報は修正済みの写真記録から直接得られる。カ
メラ装置を燃焼ダクトの長手方向に沿って移動すること
によって液滴の燃焼寿命に関する詳細な記録を得ること
ができる。
Combustion gases are exhausted from the bottom of this duct into an exhaust gas recovery system (not shown). The temperature distribution of the combustion gases in this duct was modified for radiation by a fine wire thermocouple probe ( Pt/6%Rh vs.pt,/so%Rh
) is measured by The droplet generator 8 injects a stream of uniformly spaced, uniformly sized droplets (initial diameter approximately 50-500 microns) through a hole in the center of the burner and into the combustion duct below. It ignites immediately and burns after a certain trigger time. Stroboscopic back illumination of the droplet stream and a stepped microscope/camera 2 viewing device can be added to facilitate visual and photographic observation of the burning droplets. Quantitative data, including droplet size, spacing, velocity, and qualitative information, such as qualitative information regarding gas phase soot formation, are obtained directly from the modified photographic record. By moving the camera device along the length of the combustion duct a detailed record of the combustion life of the droplets can be obtained.

本発明の目的のために、透明な石英の円筒には燃焼ダク
トに沿って複数の位置に配置したフォトダイオード(好
ましくは0.4〜1.1ミクロンの視野に応答するもの
)が取付けられている。
For purposes of the present invention, a transparent quartz cylinder is fitted with photodiodes (preferably responsive to a field of view of 0.4 to 1.1 microns) placed at multiple locations along the combustion duct. There is.

第2図に示すように、液滴速度の測定と、前記のストロ
ボスコープによる写真装置の光学的トリガー用に2つの
フォトダイオードが用いられる。
As shown in FIG. 2, two photodiodes are used for drop velocity measurement and optical triggering of the stroboscopic photographic device described above.

この装置の運転はこの装置頂部のバーナーに燃料ガスと
、空気と、稀釈剤とを導入することから開始される。こ
のガス状燃料混合物は下向きに流れ、プロパントーチに
よって点火される。
Operation of the device begins by introducing fuel gas, air, and diluent to the burner at the top of the device. This gaseous fuel mixture flows downward and is ignited by a propane torch.

液体燃料ポンプが駆動されるとサンプルが装置頂部のノ
ズルから噴射されて液滴が造られる。
When the liquid fuel pump is activated, sample is ejected through a nozzle at the top of the device, creating droplets.

この液体燃料の噴射速度は液滴間隔に影響するので重要
である。液滴が高温ガス中を下へ落下すると、発火して
燃焼する。フォトダイオード10は所定位置で燃焼する
液滴流に合されている。各液滴のルミノシティーが検出
され、オシロスコープ上に波形で表示され、平均ピーク
強度が読取られて記録される。フォトダイオードを管に
沿って上下動することによって燃焼ダクトに沿ったルミ
ノシティー分布が得られる。その最大ルミノンティーが
燃料のルミノシティーを特徴付けるのに用いられる。
The injection speed of this liquid fuel is important because it affects the droplet spacing. When the droplets fall down through the hot gas, they ignite and burn. A photodiode 10 is coupled to the burning droplet stream at a predetermined location. The luminosity of each droplet is detected and displayed as a waveform on the oscilloscope, and the average peak intensity is read and recorded. A luminosity distribution along the combustion duct is obtained by moving the photodiode up and down the tube. The maximum luminosity is used to characterize the luminosity of the fuel.

実施例 上記装置を用いた試験では、燃料の個々の燃焼液滴のル
ミノシティー測定を燃焼ダクトの長手方向に沿った複数
の位置に配置したフォートダイオード(応答視野、0.
4〜1.1ミクロン)を用いて行った。強度はオシロス
コープ上に表示されたピークのフォトダイオード出力電
圧として記録された。初期の液滴直径は350ミクロン
で一定に維持し、液滴周期と初速度は各々毎秒15液滴
と毎秒4mに維持した。燃焼ダクト中のガス流と温度分
布も各々3〜4m/秒と1100〜2000°Kの一定
な値に維持した。各運転時の変数が燃料組成のみとなる
ようにするために、上記パラメーターは固定した。
EXAMPLES Tests using the above device included luminosity measurements of individual combustion droplets of fuel using fort diodes (response field of view, 0.5 m) placed at multiple locations along the length of the combustion duct.
4 to 1.1 microns). Intensity was recorded as the peak photodiode output voltage displayed on the oscilloscope. The initial droplet diameter was kept constant at 350 microns, and the droplet period and initial velocity were kept at 15 drops per second and 4 m/s, respectively. The gas flow and temperature distribution in the combustion duct were also maintained at constant values of 3-4 m/s and 1100-2000°K, respectively. The above parameters were fixed so that the only variable during each run was the fuel composition.

上記の液滴式装置で用いた実験条件は運転圧力(1気圧
対15気圧)を除いて実際のガスタービンでの条件と同
じである。例えば、典型的スプレーでの液滴寸法は10
0ミクロン以下であり、液滴/ガスの相対速度は小さい
。−次帯域でのスプレー火炎温度は2500°Kであり
、タービン入口温度は800°K以上である。
The experimental conditions used in the droplet type device described above are the same as those in an actual gas turbine, except for the operating pressure (1 atm vs. 15 atm). For example, a typical spray droplet size is 10
0 microns or less, and the relative droplet/gas velocity is small. - The spray flame temperature in the secondary zone is 2500°K and the turbine inlet temperature is above 800°K.

表   1 測定されたルミノシティー ジェットA                3.8ジ
エツトB                4・2JP
4                  2.6JP5
                  4.1*USA
F  JP8           3.0USAF 
JP8−All            8.3USA
F  JP8−AD2          5.8US
AF  JP8−AD己          6.6T
JSAF  JP8−AD4          6.
8実験的JP7+6体積%1−MN       +、
!+*tlsAF燃料は空車航空推進研究所で供給され
るもので、報告書◆AFAP L−TR−79−201
5に記載の燃料◆2,4,5,6.7に各々対応してい
る。
Table 1 Measured luminosity Jet A 3.8 Jet B 4.2JP
4 2.6JP5
4.1*USA
F JP8 3.0USAF
JP8-All 8.3USA
F JP8-AD2 5.8US
AF JP8-AD self 6.6T
JSAF JP8-AD4 6.
8 experimental JP7 + 6 volume % 1-MN +,
! +*tlsAF fuel is supplied by the Air Vehicle Aviation Propulsion Research Institute, and the report ◆AFAP L-TR-79-201
These correspond to fuels ◆2, 4, 5, and 6.7 described in No. 5, respectively.

各燃料に対するルミノシティーデータは完全に再現性が
ある。これらデータは、燃焼器設備で得られたものと質
的に同等であり、ライナ一温度上昇度とよく相関関係が
あった。
Luminosity data for each fuel is completely reproducible. These data were qualitatively equivalent to those obtained with the combustor facility and correlated well with the liner temperature rise.

商業燃料であるジェン)A燃料を試験した場合のこれら
条件下で得られた典型的ルミノシティー分布を第3図に
示した。第4図は芳香族を添加したJP7燃料の一連の
ルミノシティー分布を示し、ここで1−MNは1−メチ
ルナフタレンを意味する。表1は複数の燃料と燃料混合
物のビークルミノシティ−値を示し、第5図は複数の燃
料に対するJ79燃焼器についてUSAF報告書すAF
AP L−TR−2015に記載のピークライナ一温度
上昇度に対して我々の装置で測定したビークルミノシテ
ィ−データをプロットした図である。
A typical luminosity distribution obtained under these conditions when testing commercial Gen) A fuel is shown in FIG. Figure 4 shows a series of luminosity distributions for aromatic-doped JP7 fuel, where 1-MN means 1-methylnaphthalene. Table 1 shows the vehicle minosity values for multiple fuels and fuel mixtures, and Figure 5 shows the USAF report AF for the J79 combustor for multiple fuels.
FIG. 3 is a diagram plotting vehicle luminosity data measured with our device against the peak liner temperature rise described in AP L-TR-2015.

このデータから、ある燃料のルミノシティー分布を一旦
測定しておけば、その燃料の燃焼により生じるライナ一
温度とそのライナー予想寿命とを予測することができる
。このデータから予測された燃焼器ライナーの温度上昇
度は以下で与えられる。
From this data, once the luminosity distribution of a fuel is measured, the liner temperature caused by combustion of that fuel and the expected life of the liner can be predicted. The predicted combustor liner temperature rise from this data is given below.

航空時: 離陸時: また、燃焼器ライナーの寿命は以下で与えられる: 相対寿命: 、 o(0,283−0,0811M)’
/l(ピーク3’ここで寿命はU、SAF JP4  
燃料を基準(Tビーク=425℃、相対寿命=1.o)
  とした離陸状態時での燃焼器運転に対応する寿命に
対する相対値で定義される。
During flight: During takeoff: Also, the life of the combustor liner is given by: Relative life: , o(0,283-0,0811M)'
/l (Peak 3' where the life is U, SAF JP4
Based on fuel (T-beak = 425℃, relative life = 1.o)
It is defined as a relative value to the life corresponding to combustor operation under takeoff conditions.

上記の装置と方法は多くの利点を有する。すなわち、サ
ンプル量が少量でよい。燃焼する液滴に直接且つ完全に
光学的にアクセスできる。
The devices and methods described above have many advantages. In other words, a small amount of sample is sufficient. There is direct and complete optical access to the burning droplets.

簡単、迅速な測定が再現性良く行える。装置のスプレー
の作用、流体力学および物理的形状による影響を無くす
か最少にできる。装置の運転温度が実際のエンジンのも
のと同じである。造られる液滴と相対流の場が実際のエ
ンジンあるいはこれから使用するエンジンと同じである
Easy and quick measurements can be performed with good reproducibility. The effects of spray action, fluid dynamics and physical form of the device can be eliminated or minimized. The operating temperature of the device is the same as that of the actual engine. The droplets created and the relative flow field are the same as in the actual engine or the engine to be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の試験装置の一部の模式図で、ここで液
体炭化水素燃料の液滴が造られる、第2図は上記試験装
置全体の模式図、 第3図および4図は上記装置を燃料液滴が通って燃°焼
した時の複数のジェット燃料のルミノシティー分布を示
すチャート、 第5図はフォトダイオードの出力電圧で表わしたルミノ
シティー測定値に対応する燃焼器ライナーのピーク温度
を示すチャートである@図中:2・・毛細管、6・・燃
焼ダクト、8・・液滴発生器(バーナーレ・ウジング)
10・・・フォトダイオード、12・・垂直同心管、1
4・Φ移動ステージ、16・・ベンチュリー、18・・
(水冷)バーナー(偏平火炎バーナーXFIG  + OJ ■ 一口 ■ 0」 ルンノシティーCフォトクイJ−tζ阻力、ボルト)−
口 ■ S ノ暮ノシティー(フォトクイオーに出力・ホ゛ルト)手
続補正書 昭和61年 9月 4日
FIG. 1 is a schematic diagram of a part of the test apparatus of the present invention, in which droplets of liquid hydrocarbon fuel are created; FIG. 2 is a schematic diagram of the entire test apparatus; FIGS. 3 and 4 are the same as described above. Chart showing the luminosity distribution of several jet fuels as the fuel droplets pass through the device and burn. Figure 5 shows the peaks of the combustor liner corresponding to the luminosity measurements expressed in terms of photodiode output voltage. A chart showing temperature @ In the figure: 2. Capillary tube, 6. Combustion duct, 8. Droplet generator (Burnare Uzing)
10...Photodiode, 12...Vertical concentric tube, 1
4. Φ moving stage, 16... Venturi, 18...
(Water-cooled) Burner (Flat flame burner
口■ S Noburenocity (output/holt to photoquio) procedural amendment September 4, 1986

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、以下で構成される燃焼中の炭化水素液体燃料のルミ
ノシティーを測定する装置: (a)透明な管状部材の上端またはその近傍に配置され
たベンチュリー、 (b)上記ベンチュリーの絞り部の近傍に開口端が配置
されている毛細管、 (c)上記毛細管から上記ベンチュリー中、従って上記
管状部材中に液体炭化水素流を噴 射するための液体噴射器、 (d)上記ベンチュリー管と毛細管との間に区画される
空間中にガス流を噴射して一連の 炭化水素の液滴を形成するためのガス噴射 器、 (e)過剰酸素の存在下に可燃ガスを燃焼し且つ炭化水
素液体の液滴に点火するための上 記管状部材の上端またはその近傍に設けた 点火器、並びに、 (f)上記管状部材中を炭化水素燃料の燃焼中の液滴が
流れる時にそのルミノシティーを 測定するためのルミノメーター。 2、ルミノメーターが写真器である特許請求の範囲第1
項記載の装置。 3、ルミノメーターがオッシロスコープに電気的に結合
されたフォトダイオードである特許請求の範囲第1項記
載の装置。 4、ルミノメーターがオッシロスコープまたは信号平均
化装置またはそれら両者に電気的に結合された光電子増
倍管である特許請求の範囲第1項記載の装置。 5、ルミノメーターがオッシロスコープまたは信号平均
化装置またはそれら両者に電気的に結合された圧電検出
器である特許請求の範囲第1項記載の装置。 6、(a)線的に間隔をあけた炭化水素燃料の液滴の流
れを燃焼帯域へ導入し、 (b)燃焼帯域中で上記液滴を燃焼し、 (c)燃焼中の液滴流の発する輻射強度を測定する ことからなる、燃焼する液体炭化水素のルミノシティー
を測定することによって液体炭化水素の品質を測定する
方法。 7、線的に間隔をあけた炭化水素燃料の液滴の間隔が均
一である特許請求の範囲第6項記載の方法。 8、線的に間隔をあけた炭化水素燃料の液滴が均一寸法
である特許請求の範囲第6項記載の方法。 9、燃焼帯域が加熱されたガスおよび空気または酸素の
流れで構成される特許請求の範囲第6項記載の方法。 10、燃焼帯域がさらに稀釈ガスを含む特許請求の範囲
第6項に記載の方法。 11、燃焼帯域の温度が1100°Kと2000°Kで
ある特許請求の範囲第6項記載の方法。 12、燃焼帯域がメタン、酸素およびチッソの成分の細
い予備混合物を燃焼して得られる燃焼後のガスによって
与えられた高温燃焼環境を含む特許請求の範囲第6項記
載の方法。 13、炭化水素燃料液滴の燃焼流からの輻射の強度が流
れの複数の位置で測定される特許請求の範囲第6項記載
の方法。 14、炭化水素燃料液滴の直径が50〜500ミクロン
であるような特許請求の範囲第6項記載の方法。 15、測定された強度がジェットエンジンのライナー寿
命の予測に用いられる特許請求の範囲第6項から第14
項までのいずれか1項記載の方法。
[Scope of Claims] 1. An apparatus for measuring the luminosity of a burning hydrocarbon liquid fuel, comprising: (a) a venturi disposed at or near the upper end of a transparent tubular member; (b) the above. (c) a liquid injector for injecting a stream of liquid hydrocarbon from said capillary tube into said venturi and thus into said tubular member; (d) said venturi; a gas injector for injecting a gas stream into the space defined between the tube and the capillary to form a series of hydrocarbon droplets; (e) combusting the combustible gas in the presence of excess oxygen; an igniter disposed at or near the upper end of said tubular member for igniting droplets of hydrocarbon liquid; and (f) luminosity of the combusting droplets of hydrocarbon fuel as they flow through said tubular member. Luminometer for measuring. 2. Claim 1 in which the luminometer is a photographic device
Apparatus described in section. 3. The apparatus of claim 1, wherein the luminometer is a photodiode electrically coupled to an oscilloscope. 4. The apparatus of claim 1, wherein the luminometer is a photomultiplier tube electrically coupled to an oscilloscope or a signal averaging device, or both. 5. The apparatus of claim 1, wherein the luminometer is a piezoelectric detector electrically coupled to an oscilloscope or a signal averaging device, or both. 6. (a) introducing a stream of linearly spaced hydrocarbon fuel droplets into a combustion zone; (b) burning the droplets in the combustion zone; and (c) a stream of droplets during combustion. A method of determining the quality of liquid hydrocarbons by measuring the luminosity of the burning liquid hydrocarbons, which consists in measuring the radiation intensity emitted by the liquid hydrocarbons. 7. The method of claim 6, wherein the spacing of the linearly spaced hydrocarbon fuel droplets is uniform. 8. The method of claim 6, wherein the linearly spaced droplets of hydrocarbon fuel are of uniform size. 9. The method of claim 6, wherein the combustion zone comprises a stream of heated gas and air or oxygen. 10. The method of claim 6, wherein the combustion zone further comprises a diluent gas. 11. The method according to claim 6, wherein the temperatures in the combustion zone are 1100°K and 2000°K. 12. The method of claim 6, wherein the combustion zone comprises a high temperature combustion environment provided by post-combustion gas obtained by combustion of a lean premix of methane, oxygen and nitrogen components. 13. The method of claim 6, wherein the intensity of radiation from the combustion stream of hydrocarbon fuel droplets is measured at multiple locations in the stream. 14. The method of claim 6, wherein the hydrocarbon fuel droplets have a diameter of 50 to 500 microns. 15. Claims 6 to 14 in which the measured strength is used to predict jet engine liner life
The method described in any one of the preceding paragraphs.
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