RU2596797C1 - Test bench for analyzing ignition and combustion of organo-water-coal fuel drop - Google Patents

Test bench for analyzing ignition and combustion of organo-water-coal fuel drop Download PDF

Info

Publication number
RU2596797C1
RU2596797C1 RU2015141242/15A RU2015141242A RU2596797C1 RU 2596797 C1 RU2596797 C1 RU 2596797C1 RU 2015141242/15 A RU2015141242/15 A RU 2015141242/15A RU 2015141242 A RU2015141242 A RU 2015141242A RU 2596797 C1 RU2596797 C1 RU 2596797C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hollow cylinder
thermocouple
video camera
cross
exhaust ventilation
Prior art date
Application number
RU2015141242/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Сергеевич Волков
Дмитрий Олегович Глушков
Павел Александрович Стрижак
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2015141242/15A priority Critical patent/RU2596797C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2596797C1 publication Critical patent/RU2596797C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to experimental equipment, in particular to analyzing heat and mass transfer processes, phase conversions and chemical reaction at ignition of single drops of organo-water-coal fuels which differs in their component composition, in gas oxidizer medium. Test bench comprises a hollow cylinder of quartz glass, which is connected on one side to the injection system for air supply, hole for fuel drop supply, two thermocouples, which are connected to a personal computer through a temperature measuring device, and an exhaust ventilation. Cylinder of quartz glass is arranged on the lower shelf of the supporting metal frame in the form of rack with two horizontal shelves located one above another. One end of the hollow cylinder is connected to the output of the air heater, connected to the high-pressure fan. Other end of the hollow cylinder is connected to the exhaust ventilation by metal corrugated pipe, upper part of the hollow cylinder has two holes. On upper shelf of the support frame, above the first hole of the hollow cylinder there is a coordinate device, on the movable part of which the first thermocouple is inserted to place joint end of the thermocouple with fixed drop of organo-water-coal fuel inside the hollow cylinder. In the second hole of the hollow cylinder the second thermocouple is inserted, both thermocouples are connected to a temperature measuring device, located on the upper shelf of the supporting frame. On outer side of the hollow cylinder high-speed and cross-correlational video cameras, double pulsed laser are installed. Cross-correlational video camera and double pulsed laser are connected to a signals synchronizer. Air heater, high-pressure fan, exhaust ventilation, coordinate device, temperature measuring device, high-speed video camera, cross-correlational video camera, signals synchronizer and analytical balances are connected to a personal computer.
EFFECT: higher efficiency and reliability of analysis.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, а именно к исследованию процессов тепломассопереноса, фазовых превращений и химического реагирования при зажигании одиночных капель различных по компонентному составу органоводоугольных топлив в газовой среде окислителя, и может быть использовано при установлении необходимых условий для инициирования горения этих топлив в различных энергетических блоках, агрегатах и установках.The invention relates to experimental equipment, namely to the study of heat and mass transfer processes, phase transformations and chemical reactions when igniting single droplets of organic coal fuels of different composition in the gaseous environment of the oxidizing agent, and can be used to establish the necessary conditions for initiating the combustion of these fuels in various energy units , units and installations.

Известна установка для исследования горения и сжигания капли водоугольного топлива [Agnieszka Kijo-Kleczkowska. Combustion of coal-water suspensions // Fuel. 2011. Vol. 90. P. 865-877], выбранная в качестве прототипа, которая содержит кварцевую трубу, закрепленную на керамических блоках. Вдоль кварцевой трубы пропущены нагревательные элементы, которые покрыты термическим изолятором, а затем закрыты стальными листами. С одной стороны кварцевая труба соединена с нагнетательной системой для подачи смеси азота и воздуха. С другой стороны кварцевая труба соединена с камерой сгорания, которая содержит смотровое окно, а также отверстие для подачи капли водоугольного топлива с помощью заостренного наконечника. Нагревательные элементы соединены с управляющим контроллером, который связан с микропроцессорным терморегулятором. В камеру сгорания встроены две термопары, которые через измерительное устройство связаны с компьютером. Выход камеры сгорания соединен с вытяжкой.A known installation for the study of combustion and combustion of a drop of water-carbon fuel [Agnieszka Kijo-Kleczkowska. Combustion of coal-water suspensions // Fuel. 2011. Vol. 90. P. 865-877], selected as a prototype, which contains a quartz tube mounted on ceramic blocks. Along the quartz tube, heating elements are passed that are coated with a thermal insulator and then covered with steel sheets. On one side, a quartz tube is connected to a discharge system for supplying a mixture of nitrogen and air. On the other hand, a quartz tube is connected to a combustion chamber, which contains an inspection window, as well as an opening for supplying a drop of water-carbon fuel with a pointed tip. The heating elements are connected to a control controller, which is connected to a microprocessor temperature controller. Two thermocouples are built into the combustion chamber, which are connected to a computer through a measuring device. The output of the combustion chamber is connected to the hood.

С помощью этой установки нельзя изменять температуру окислителя и скорость его движения в кварцевой трубе и камере сгорания.With the help of this installation it is impossible to change the temperature of the oxidizing agent and the speed of its movement in the quartz tube and the combustion chamber.

Для помещения капели топлива в камеру сгорания используют тонкий заостренный наконечник, который не позволяет разместить на его конце каплю органоводоугольного топлива диаметром больше 1 мм.To place a drop of fuel in the combustion chamber, a thin, pointed tip is used that does not allow a drop of organic coal fuel with a diameter greater than 1 mm to be placed at its end.

Непрозрачная камера сгорания не позволяет использовать панорамные оптические методы «трассерной» визуализации для исследования механизмов зажигания и последующего горения капель водоугольных и органоводоугольных композиций.The opaque combustion chamber does not allow the use of panoramic optical methods of "tracer" imaging to study the ignition mechanisms and subsequent combustion of drops of water-coal and organo-coal compositions.

Задачей изобретения является создание стенда для исследований процессов зажигания и горения капель органоводоугольных топлив в потоке воздуха с широким диапазоном изменения температуры и скорости движения окислителя, размеров и форм капель органоводоугольных топлив.The objective of the invention is to create a bench for researching the processes of ignition and combustion of droplets of organic coal fuels in an air stream with a wide range of changes in temperature and velocity of the oxidizing agent, sizes and shapes of droplets of organic coal fuels.

Предложенный стенд для исследования процесса зажигания и горения капли органоводоугольного топлива, также как в прототипе, содержит полый цилиндр из кварцевого стекла, который с одной стороны соединен с нагнетательной системой для подачи воздуха, отверстие для подачи капли топлива, две термопары, которые через измеритель температуры связаны с персональным компьютером, вытяжную вентиляцию.The proposed stand for studying the process of ignition and combustion of a drop of organic carbon fuel, as in the prototype, contains a hollow cylinder made of quartz glass, which is connected on one side to a discharge system for supplying air, an opening for supplying a drop of fuel, two thermocouples that are connected through a temperature meter with personal computer, exhaust ventilation.

Согласно изобретению полый цилиндр из кварцевого стекла размещен на нижней полке опорной металлической рамы в виде стеллажа с двумя расположенными друг над другом горизонтальными полками. Один конец полого цилиндра соединен с выходом воздухонагревателя, связанного с вентилятором высокого давления. Другой конец полого цилиндра металлической гофрированной трубой соединен с вытяжной вентиляцией. В верхней части полого цилиндра выполнено два отверстия. На верхней полке опорной рамы над первым отверстием полого цилиндра расположено координатное устройство, на подвижной части которого закреплена первая термопара с возможностью помещения конца спая термопары с закрепленной на ней каплей органоводоугольного топлива внутрь полого цилиндра. Во второе отверстие полого цилиндра вставлена вторая термопара. Обе термопары соединены с измерителем температуры, расположенным на верхней полке опорной рамы. С внешней стороны полого цилиндра установлены высокоскоростная и кросскорреляционная видеокамеры, двойной импульсный лазер. Кросскорреляционная видеокамера и двойной импульсный лазер соединены с синхронизатором сигналов. Вентилятор высокого давления, вытяжная вентиляция, координатное устройство, измеритель температуры, высокоскоростная видеокамера, кросскорреляционная видеокамера, синхронизатор сигналов и аналитические весы соединены с персональным компьютером.According to the invention, a hollow quartz glass cylinder is placed on the lower shelf of the supporting metal frame in the form of a rack with two horizontal shelves located one above the other. One end of the hollow cylinder is connected to the outlet of the air heater associated with the high pressure fan. The other end of the hollow cylinder is connected by a metal corrugated pipe to exhaust ventilation. Two holes are made in the upper part of the hollow cylinder. On the upper shelf of the support frame above the first hole of the hollow cylinder there is a coordinate device, on the movable part of which the first thermocouple is fixed with the possibility of placing the end of the junction of the thermocouple with a drop of organo coal fuel fixed on it inside the hollow cylinder. A second thermocouple is inserted into the second hole of the hollow cylinder. Both thermocouples are connected to a temperature meter located on the upper shelf of the support frame. On the outside of the hollow cylinder, high-speed and cross-correlation video cameras, a double pulsed laser are installed. The cross-correlation video camera and a double pulsed laser are connected to a signal synchronizer. High-pressure fan, exhaust ventilation, coordinate device, temperature meter, high-speed video camera, cross-correlation video camera, signal synchronizer and analytical balance are connected to a personal computer.

Предложенный стенд для исследования процесса зажигания и горения капли органоводоугольного топлива позволяет определять необходимые и достаточные условия для энергоэффективного, устойчивого и безопасного инициирования горения одиночных капель органоводоугольного топлива за счет изменения температуры воздуха в диапазоне 20-1100°С и скорости воздушного потока в полом цилиндре от 1 до 5 м/с. Кроме этого, использованные при сборке стенда технические средства цветной и монохромной фото- и видеорегистрации и двойной твердотельный импульсный лазер позволяют определять особенности зажигания и горения капли органоводоугольного топлива, а также получать двухкомпонентные поля скорости воздушного потока при обтекании капель органоводоугольных топлив различной формы, что позволяет проанализировать дополнительные особенности зажигания таких капель. Применение в качестве наконечника для размещения капли органоводоугольного топлива спая самой термопары позволяет размещать на нем капли топлива с размером более 1 мм.The proposed stand for studying the process of ignition and combustion of a drop of organic coal fuel allows you to determine the necessary and sufficient conditions for energy-efficient, stable and safe initiation of burning single drops of organic coal due to a change in air temperature in the range of 20-1100 ° C and air flow rate in the hollow cylinder from 1 up to 5 m / s. In addition, the color and monochrome photo and video recording equipment used in the assembly of the stand and a double solid-state pulsed laser make it possible to determine the peculiarities of ignition and combustion of an organic coal fuel droplet, as well as to obtain two-component airflow velocity fields when flowing around organic carbon droplets of various shapes, which allows us to analyze additional ignition features of such drops. The use of a junction of the thermocouple itself as a tip for placing a drop of organic coal fuel allows you to place fuel drops with a size of more than 1 mm on it.

На фиг. 1 представлена схема стенда для исследования процесса зажигания и горения капли органоводоугольного топлива.In FIG. 1 is a diagram of a stand for studying the process of ignition and combustion of a drop of organic coal fuel.

Стенд для исследования процесса зажигания и горения капли органоводоугольного топлива (фиг. 1) содержит опорную металлическую раму 1 в виде стеллажа с двумя расположенными друг над другом горизонтальными полками. На нижней полке размещен полый цилиндр 2 из кварцевого стекла, один конец которого патрубком соединен с выходом воздухонагревателя 3 (ВН), соединенного патрубком с вентилятором высокого давления 4 (ВВД). Другой конец полого цилиндра 2 металлической гофрированной трубой 5 соединен с вытяжной вентиляцией 6 (В). В верхней части полого цилиндра 2 выполнены два отверстия.The stand for studying the process of ignition and combustion of a drop of organic coal fuel (Fig. 1) contains a supporting metal frame 1 in the form of a rack with two horizontal shelves located one above the other. On the lower shelf there is a hollow cylinder 2 made of quartz glass, one end of which is connected by a pipe to the outlet of an air heater 3 (BH), connected by a pipe to a high-pressure fan 4 (VVD). The other end of the hollow cylinder 2 with a metal corrugated pipe 5 is connected to exhaust ventilation 6 (B). Two holes are made in the upper part of the hollow cylinder 2.

На верхней полке опорной рамы 1, над первым отверстием полого цилиндра 2, расположено координатное устройство 7 (КУ), на подвижной части которого закреплена первая термопара 8 с возможностью помещения конца спая термопары с закрепленной на ней каплей 9 органоводоугольной топливной композиции внутрь полого цилиндра 2. Во второе отверстие полого цилиндра 2 вставлена вторая термопара 10. Обе термопары 8 и 10 соединены с измерителем температуры 11 (ИТ), расположенным на верхней полке опорной рамы 1.On the upper shelf of the supporting frame 1, above the first hole of the hollow cylinder 2, there is a coordinate device 7 (KU), on the movable part of which the first thermocouple 8 is fixed with the possibility of placing the end of the junction of the thermocouple with a drop 9 of the carbon-organic fuel composition fixed on it inside the hollow cylinder 2. A second thermocouple 10 is inserted into the second hole of the hollow cylinder 2. Both thermocouples 8 and 10 are connected to a temperature meter 11 (IT) located on the upper shelf of the support frame 1.

С внешней стороны цилиндра 2 установлены высокоскоростная видеокамера 12 (ВВ), кросскорреляционная видеокамера 13 (КВ), двойной импульсный лазер 14 (ИЛ). Кросскорреляционная видеокамера 13 (КВ) и двойной импульсный лазер 14 (ИЛ) соединены с синхронизатором сигналов 15 (СС). Воздухонагреватель 3 (ВН), вентилятор высокого давления 4 (ВВД), вытяжная вентиляция 6 (В), координатное устройство 7 (КУ), измеритель температуры 11 (ИТ), высокоскоростная видеокамера 12 (ВВ), кросскорреляционная видеокамера 13 (КВ) и синхронизатор сигналов 15 (СС) соединены с персональным компьютером 16 (ПК). Персональный компьютер 16 (ПК) соединен с аналитическими весами 17 (АВ).On the outside of the cylinder 2, a high-speed video camera 12 (BB), a cross-correlation video camera 13 (HF), and a double pulse laser 14 (IL) are installed. The cross-correlation video camera 13 (HF) and the double pulse laser 14 (IL) are connected to the signal synchronizer 15 (CC). Air heater 3 (VN), high pressure fan 4 (VVD), exhaust ventilation 6 (V), coordinate device 7 (KU), temperature meter 11 (IT), high-speed video camera 12 (VV), cross-correlation video camera 13 (KV) and synchronizer signals 15 (CC) are connected to a personal computer 16 (PC). A personal computer 16 (PC) is connected to an analytical balance 17 (AB).

В качестве вентилятора высокого давления 4 (ВВД) использован вентилятор «Leister Robust». Воздухонагреватель 3 (ВН) марки «Leister LHS 61» имеет следующие технические характеристики: напряжение 3×400 В, мощность 11 кВт, минимальный расход воздуха 1000 л/мин. Координатное устройство 7 (КУ) представляет собой модуль линейного перемещения СТМУ-2 (максимальная скорость перемещения - 1350 мм/с, максимально возможный ход модуля по упорам - 500-1230 мм, возможность управления внешним сигналом). В качестве измерителя температуры 11 (ИТ) использован регистратор многоканальный технологический РМТ-59М. Высокоскоростная видеокамера 12 (ВВ) - это высокоскоростная CMOS видеокамера «Phantom V411», а кросскорреляционная видеокамера 13 (КВ) - CCD видеокамера «IMPERX IGV В2020М». Двойной импульсный лазер 14 (ИЛ) - двойной твердотельный импульсный Nd:YAG лазер Quantel «EverGreen 70 mJ» (частота импульсов - 15 Гц, максимальная энергия в импульсе - 74 мДж). Синхронизатор сигналов 15 (СС) представляет собой синхронизирующее устройство фирмы «Полис» (количество входов - 4, наличие режима внешнего запуска, частота повторений - не менее 15 Гц). В качестве аналитических весов 17 (АВ) использованы лабораторные микровесы с дискретностью 10-5 г.As a high-pressure fan 4 (VVD), a Leister Robust fan was used. The Leister LHS 61 air heater 3 (HV) has the following technical characteristics: voltage 3 × 400 V, power 11 kW, minimum air flow 1000 l / min. Coordinate device 7 (KU) is a linear displacement module STMU-2 (maximum displacement speed - 1350 mm / s, the maximum possible stroke of the module on stops - 500-1230 mm, the ability to control an external signal). As a temperature meter 11 (IT), a multichannel technological recorder РМТ-59М was used. The high-speed video camera 12 (BB) is the high-speed CMOS video camera “Phantom V411”, and the cross-correlation video camera 13 (KB) is the CCD video camera “IMPERX IGV V2020M”. The double pulsed laser 14 (IL) is a double solid-state pulsed Nd: YAG Quantel EverGreen 70 mJ laser (pulse frequency - 15 Hz, maximum pulse energy - 74 mJ). Signal Synchronizer 15 (SS) is a Polis synchronization device (number of inputs - 4, external trigger mode, repetition rate - at least 15 Hz). As an analytical balance 17 (AB), laboratory microbalances with a resolution of 10 -5 g were used.

Каплю органоводоугольного топлива 9 требуемых размеров и конфигурации закрепляли на спае термопары 8 с помощью электронного дозатора «Finnpipette Novus» (минимальный и максимальный забираемые объемы - 5 мкл и 50 мкл, шаг - 0,1 мкл). Выполняли генерацию аналогичной по конфигурации и размерам капли органоводоугольного топлива на аналитические весы 17 (АВ) и определяли ее вес, значение которого передавали в компьютер 16 (ПК), где он сохранялся для дальнейшего использования при обработке результатов. Производили включение вытяжной вентиляции 6 (В) с персонального компьютера 16 (ПК). С помощью персонального компьютера 16 (ПК) задавали режимы работы вентилятора высокого давления 4 (ВВД) (скорость движения воздуха) и воздухонагревателя 3 (ВН) (температура воздуха). Осуществляли подачу воздушного потока от вентилятора высокого давления (ВВД) 4 через воздухонагреватель 3 (ВН) во внутреннюю полость цилиндра 2. Воздушный поток, прошедший через полый цилиндр 2, через гофрированную трубу 5 попадал в вытяжную вентиляцию 6 (В). Параметры потока воздуха, генерируемого в полом цилиндре 2, изменяли в диапазонах: скорость движения воздуха 2-6 м/с, температура воздуха 20-1100°С. Термопарой 10 в полом цилиндре 2 измеряли температуру потока воздуха, которая отображалась на экране измерителя температуры 11 (ИТ). После достижения заданных значений температуры потока воздуха в полом цилиндре 2 с помощью координатного механизма 7, управляемого с персонального компьютера 16 (ПК), через отверстие в полом цилиндре 2 опускали в его полость спай термопары 8 с размещенной на его конце каплей органоводоугольного топлива 9. Таким образом, осуществляли подачу капли органоводоугольного топлива 9 до ее совмещения с осью симметрии полого цилиндра 2. После попадания капли во внутреннюю полость цилиндра 2, в результате воздействия на нее нагретого воздушного потока, сначала происходил прогрев капли, затем ее зажигание и последующий за этим процесс горения. Показания термопары 8, отражающие температуру капли органоводоугольного топлива, также отображались на экране измерителя температуры 11 (ИТ). Одновременно с подачей капли органоводоугольного топлива в полость цилиндра 2, с помощью компьютера 16 (ПК) запускали высокоскоростную видеорегистрацию процесса зажигания капли, используя высокоскоростную видеокамеру 12 (ВВ), и производили лазерную подсветку области вокруг капли органоводоугольного топлива 9, используя двойной импульсный лазер 14 (ИЛ). Фотоизображения подсвеченной лазером 14 (ИЛ) области регистрировали кросскорреляционной видеокамерой 13 (КВ). При этом синхронизатором 15 (СС) выполнялась синхронизация сигналов кросскорреляционной видеокамеры 13 (КВ) и импульсного лазера 14 (ИЛ) таким образом, что вспышка импульсного лазера 14 (ИЛ) и момент съемки кросскорреляционной видеокамеры 13 (КВ) происходили одновременно. Полученные фото- и видеоизображения передавали в персональный компьютер 16 (ПК), где выполнялась их обработка, в ходе которой определяли время задержки зажигания капли органоводоугольного топлива, изменение ее конфигурации и формы в процессе горения, изменения типичных полей скорости воздушного потока при его обтекании капли (использовали программное обеспечение: «Tema Automotive)), «Photron Fastcam Viewer», «Phantom Camera Control» и «ActualFlow»).A drop of organic coal fuel of 9 required sizes and configurations was fixed on the junction of thermocouples 8 using the Finnpipette Novus electronic dispenser (minimum and maximum withdrawn volumes of 5 μl and 50 μl, step 0.1 μl). We performed generation of a drop of organic carbon fuel of a similar configuration and size to an analytical balance 17 (AB) and determined its weight, the value of which was transferred to computer 16 (PC), where it was stored for later use in processing the results. The exhaust ventilation 6 (V) was turned on from a personal computer 16 (PC). Using a personal computer 16 (PC), the operating modes of the high-pressure fan 4 (VVD) (air velocity) and air heater 3 (VN) (air temperature) were set. The air flow from the high-pressure fan (VVD) 4 was supplied through an air heater 3 (HV) into the internal cavity of cylinder 2. The air flow passing through the hollow cylinder 2 through corrugated pipe 5 entered the exhaust ventilation 6 (B). The parameters of the air flow generated in the hollow cylinder 2 were changed in the ranges: air velocity 2-6 m / s, air temperature 20-1100 ° C. Thermocouple 10 in the hollow cylinder 2 measured the temperature of the air flow, which was displayed on the screen of the temperature meter 11 (IT). After reaching the set values of the temperature of the air flow in the hollow cylinder 2 using the coordinate mechanism 7, controlled from a personal computer 16 (PC), through the hole in the hollow cylinder 2 the thermocouple junction 8 was lowered into its cavity with a drop of organic coal fuel 9 placed at its end. Thus, a droplet of organic coal fuel 9 was supplied until it was aligned with the axis of symmetry of the hollow cylinder 2. After the droplet got into the internal cavity of the cylinder 2, as a result of exposure to heated air flow, first, the droplet was heated, then its ignition, and the subsequent combustion process. The readings of the thermocouple 8, reflecting the temperature of a drop of organic coal fuel, were also displayed on the screen of the temperature meter 11 (IT). Simultaneously with feeding a drop of organic carbon fuel into the cavity of cylinder 2, using a computer 16 (PC), a high-speed video recording of the droplet ignition process was started using a high-speed video camera 12 (BB), and laser illumination of the area around the drop of organic coal fuel 9 was performed using a double pulsed laser 14 ( IL). Photographs of the region illuminated by the laser 14 (IL) were recorded by a cross-correlation video camera 13 (HF). In this case, the synchronizer 15 (SS) synchronized the signals of the cross-correlation video camera 13 (HF) and the pulsed laser 14 (IL) so that the flash of the pulse laser 14 (IL) and the moment of shooting the cross-correlation video camera 13 (HF) occurred simultaneously. The resulting photo and video images were transferred to a personal computer 16 (PC), where they were processed, during which the time of ignition delay of a drop of organic coal fuel, a change in its configuration and shape during combustion, and changes in typical fields of air flow velocity during its flow around a drop were determined ( used software: Tema Automotive)), Photron Fastcam Viewer, Phantom Camera Control, and ActualFlow).

Результаты исследования условий и характеристик зажигания капель органоводоугольного топлива, полученные с помощью предлагаемого стенда, позволяют установить отличия механизмов воспламенения различных составов органоводоугольных топлив, участки возможного зажигания капель в трактах котельных агрегатов, тепловые потоки в зоне зажигания, положение зоны зажигания относительно границы «капля топлива - окислитель», а также определить скорости фазовых превращений, пиролиза и окисления топлив.The results of the study of the conditions and characteristics of ignition of drops of organic coal fuel, obtained using the proposed stand, allow us to establish differences in the mechanisms of ignition of different compositions of organic coal fuels, areas of possible ignition of drops in the paths of boiler units, heat fluxes in the ignition zone, the position of the ignition zone relative to the border oxidizing agent ”, as well as determine the rates of phase transformations, pyrolysis and oxidation of fuels.

Claims (1)

Стенд для исследования процесса зажигания и горения капли органоводоугольного топлива, содержащий полый цилиндр из кварцевого стекла, который с одной стороны соединен с нагнетательной системой для подачи воздуха, отверстие для подачи капли топлива, две термопары, которые через измеритель температуры связаны с персональным компьютером, вытяжную вентиляцию, отличающийся тем, что полый цилиндр из кварцевого стекла размещен на нижней полке опорной металлической рамы в виде стеллажа с двумя расположенными друг над другом горизонтальными полками, один конец полого цилиндра соединен с выходом воздухонагревателя, соединенного с вентилятором высокого давления, другой конец полого цилиндра металлической гофрированной трубой соединен с вытяжной вентиляцией, в верхней части полого цилиндра выполнено два отверстия, при этом на верхней полке опорной рамы над первым отверстием полого цилиндра расположено координатное устройство, на подвижной части которого закреплена первая термопара с возможностью помещения конца спая термопары с закрепленной на ней каплей органоводоугольного топлива внутрь полого цилиндра, а во второе отверстие полого цилиндра вставлена вторая термопара, обе термопары соединены с измерителем температуры, расположенным на верхней полке опорной рамы, при этом с внешней стороны полого цилиндра установлены высокоскоростная и кросскорреляционная видеокамеры, двойной импульсный лазер, а кросскорреляционная видеокамера и двойной импульсный лазер соединены с синхронизатором сигналов, причем воздухонагреватель, вентилятор высокого давления, вытяжная вентиляция, координатное устройство, измеритель температуры, высокоскоростная видеокамера, кросскорреляционная видеокамера, синхронизатор сигналов и аналитические весы соединены с персональным компьютером. A bench for studying the process of ignition and combustion of an organo-carbon fuel droplet, containing a hollow quartz glass cylinder that is connected on one side to a discharge system for supplying air, an opening for supplying a fuel droplet, two thermocouples that are connected to a personal computer via a temperature meter, exhaust ventilation characterized in that the hollow cylinder made of quartz glass is placed on the lower shelf of the supporting metal frame in the form of a rack with two horizontal ones located one above the other olives, one end of the hollow cylinder is connected to the outlet of the air heater connected to the high-pressure fan, the other end of the hollow cylinder is connected to exhaust ventilation by a metal corrugated pipe, two holes are made in the upper part of the hollow cylinder, while on the upper shelf of the support frame above the first hole of the hollow cylinder a coordinate device is located, on the moving part of which the first thermocouple is fixed with the possibility of placing the end of the thermocouple junction with an organolecular drop fixed to it fuel inside the hollow cylinder, and a second thermocouple is inserted into the second hole of the hollow cylinder, both thermocouples are connected to a temperature meter located on the upper shelf of the support frame, with a high-speed and cross-correlation video cameras, a double pulse laser, and a cross-correlation video camera installed on the outside of the hollow cylinder and a double pulsed laser are connected to a signal synchronizer, moreover, an air heater, a high pressure fan, exhaust ventilation, a coordinate device, from eritel temperature, high-speed video camera, the cross-correlation camcorder synchronizer signals and analytical balances are connected to a personal computer.
RU2015141242/15A 2015-09-28 2015-09-28 Test bench for analyzing ignition and combustion of organo-water-coal fuel drop RU2596797C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141242/15A RU2596797C1 (en) 2015-09-28 2015-09-28 Test bench for analyzing ignition and combustion of organo-water-coal fuel drop

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141242/15A RU2596797C1 (en) 2015-09-28 2015-09-28 Test bench for analyzing ignition and combustion of organo-water-coal fuel drop

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2596797C1 true RU2596797C1 (en) 2016-09-10

Family

ID=56892308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015141242/15A RU2596797C1 (en) 2015-09-28 2015-09-28 Test bench for analyzing ignition and combustion of organo-water-coal fuel drop

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2596797C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631614C1 (en) * 2016-11-30 2017-09-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Stand for studying combustion characteristics and burning dancing droplets of organowater-coal fuel
RU2700844C1 (en) * 2018-12-18 2019-09-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Installation for studying combustion
RU2746308C1 (en) * 2020-10-07 2021-04-12 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Device for researching the process of combustion of metal nanopowders or their mixtures
RU2749625C1 (en) * 2020-05-25 2021-06-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Fire stand for testing various types of fuel
RU2756885C1 (en) * 2021-03-24 2021-10-06 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Method for studying the process of combustion of metal powders or their mixtures
RU2817611C1 (en) * 2023-07-14 2024-04-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Test bench for investigating combustion processes of composite fuels

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1210756A (en) * 1968-10-01 1970-10-28 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for measuring calorific value of petroleum
US6260426B1 (en) * 1998-06-15 2001-07-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Test stand for fuel components using low viscosity/high flashpoint fuel look-alike
RU2236001C1 (en) * 2003-02-14 2004-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-исследовательский институт МО РФ (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей-ГосНИИ МО РФ по химмотологии)" Method of determining oxidation stability of fuels under dynamic conditions
RU2261426C1 (en) * 2004-03-30 2005-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии)" Assembly for estimating low-temperature pumping of fuel for diesel engines
RU2368899C1 (en) * 2008-05-26 2009-09-27 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации " Method of estimating automotive gasoline tendency to form sediments in injectors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1210756A (en) * 1968-10-01 1970-10-28 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for measuring calorific value of petroleum
US6260426B1 (en) * 1998-06-15 2001-07-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Test stand for fuel components using low viscosity/high flashpoint fuel look-alike
RU2236001C1 (en) * 2003-02-14 2004-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-исследовательский институт МО РФ (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей-ГосНИИ МО РФ по химмотологии)" Method of determining oxidation stability of fuels under dynamic conditions
RU2261426C1 (en) * 2004-03-30 2005-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии)" Assembly for estimating low-temperature pumping of fuel for diesel engines
RU2368899C1 (en) * 2008-05-26 2009-09-27 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации " Method of estimating automotive gasoline tendency to form sediments in injectors

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AGNIESZKA KIJO-KLECZKOWSKA. Combustion of coal-water suspensions // Fuel. 2011, Vol. 90, p.865-877. *
Тематический обзор. Улучшение низкотемпературных свойств дизельных топлив. -Москва, ЦНИИТЭНефтеХим, 1980, с. 16. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631614C1 (en) * 2016-11-30 2017-09-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Stand for studying combustion characteristics and burning dancing droplets of organowater-coal fuel
RU2700844C1 (en) * 2018-12-18 2019-09-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Installation for studying combustion
RU2749625C1 (en) * 2020-05-25 2021-06-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Fire stand for testing various types of fuel
RU2746308C1 (en) * 2020-10-07 2021-04-12 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Device for researching the process of combustion of metal nanopowders or their mixtures
RU2756885C1 (en) * 2021-03-24 2021-10-06 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Method for studying the process of combustion of metal powders or their mixtures
RU2817611C1 (en) * 2023-07-14 2024-04-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Test bench for investigating combustion processes of composite fuels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2596797C1 (en) Test bench for analyzing ignition and combustion of organo-water-coal fuel drop
Khatami et al. Ignition characteristics of single coal particles from three different ranks in O2/N2 and O2/CO2 atmospheres
Lee et al. An observation of combustion behavior of a single coal particle entrained into hot gas flow
RU2631614C1 (en) Stand for studying combustion characteristics and burning dancing droplets of organowater-coal fuel
CN105388248B (en) Micron order solid particle ignition assay device under the conditions of a kind of high velocity air
CN105651809A (en) Experimental device for particle combustion under high speed air flow
Li et al. Flame propagation and detonation initiation distance of ethylene/oxygen in narrow gap
Weng et al. A novel multi-jet burner for hot flue gases of wide range of temperatures and compositions for optical diagnostics of solid fuels gasification/combustion
CN110702565B (en) Simulation device for metal particle flow-following combustion in high-temperature multi-component environment and use method
Adeosun et al. The effects of particle size and reducing-to-oxidizing environment on coal stream ignition
Chacon et al. Development of an optically accessible continuous wave rotating detonation engine
Gawahara et al. Detonation engine development for reaction control systems of a spacecraft
Geipel et al. Regression of solid polymer fuel strands in opposed-flow combustion with gaseous oxidizer
RU2020112274A (en) PYROPHORIC LIQUID IGNITION SYSTEM FOR PILOT BURNERS AND TORCH
CN102866175A (en) Boron particle burning observing device for realizing ignition by utilizing high-pressure xenon lamp
Dedic et al. Investigation of energy distributions behind a microscale gas-phase detonation tube using hybrid fs/ps coherent anti-Stokes Raman scattering
Elliott et al. Visualization of plasma-assisted mixing in a supersonic combustor by acetone plif
Estevadeordal et al. Design and Characterization of Optically Clear PMMA/GOx Hybrid Rocket Propulsion System.
CN111664450B (en) Visualization system for accelerating interaction of flame with multi-walled surface boundary
CN211014093U (en) Simulation experiment equipment for boiler heating surface
Mahmud et al. Characteristics of flat-wall impinging spray flame and its heat transfer under small diesel engine-like condition. 3th report: effect of oxygen concentration
Schneider et al. A new test rig for laser optical investigations of lean jet engine burners
CN113533620A (en) Self-adaptive liquid fuel high-temperature laminar flame propagation speed measuring device and method
RU2749625C1 (en) Fire stand for testing various types of fuel
Ozawa et al. Boundary-Layer Combustion of Wax-based Fuels at Various Chamber Pressures under Two Static Acceleration Environments

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180929