微火焰温度场的自动扫描微型热电偶测量

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1、华南理工大学学报(自然科学版)第41卷第7期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVol．41No．72013年7月(NaturalScienceEdition)July2013文章编号:1000-565X(2013)07-0102-05*微火焰温度场的自动扫描微型热电偶测量11，211蒋利桥康占肖杨浩林赵黛青(1．中国科学院广州能源研究所，广东广州510640;2．中国科学院大学，北京100049)摘要:探索了一种用微型热电偶自动点扫描测量微火焰温度场

2、的方法，从理论上分析了热电偶大小与热气流速度对测温误差的影响，并以3个直列预混微火焰为对象，通过实验详细考察了自动扫描热电偶的数据采集时间间隔和热电偶移动速度对火焰温度测量的影响．结果表明:当丝径小于50μm时，微型热电偶测量的火焰温度误差将小于0．6%;实验中采用丝径50μm的Ｒ型微型热电偶，当温度数据采集时间间隔为0．1s和热电偶移动速度为1．82～4．22mm/s时，自动扫描测得的火焰温度与手动单点长时间停留热电偶测得的温度场一致;微型热电偶自动扫描方法可实现快速、准确的微火焰温度场测量．关键

3、词:微火焰;微型热电偶;自动扫描;温度场测量中图分类号:TK16doi:10．3969/j．issn．1000-565X．2013．07．017微尺度火焰具有不同于常规尺度火焰的一些优焰造成较大的干扰，从而使温度场失真，因此关于微［1-3］良特性，如:微尺度火焰形状类似于微重力条件火焰测温的实验数据极少．不过，热电偶法仍然是一［14-15］下的球形火焰，向四周发射热量的均匀性好;火焰蓝种简单有效的火焰温度场测量方法．色透明，有利于抑制污染物的排放;火焰尺度小和发采用固定热电偶的方式进行单点测量，或者

4、手热率大等．基于这些优点，微火焰可以应用于一些特动移动热电偶实施多点测量，获得的微火焰温度数定场合，例如利用微火焰阵列形成稳定、均匀的温度据有限．文中尝试采用自动扫描微型热电偶进行微场，并将其作为加热热源．火焰温度场的连续测量，以大幅提高温度数据获得对微火焰结构基本特征的掌握是开展微火焰应量和测量准确度，并以3个直列预混微火焰为测试用的前提，前人主要通过数值解析得到微火焰的结对象，探讨火焰温度场的特性．［4-5］构特性，同时，拍照与激光光学测量也是获得微［6-9］1实验装置及方法火焰形态特征的基本手

5、段．但受尺度变小的限制，微火焰与微燃烧温度场的测量成为难点，微火焰实验装置如图1所示，整个装置包括供气控制、温度场分布实验数据仍然非常缺乏．目前微火焰和微喷嘴、微喷嘴位移装置及温度采集系统．实验以甲微尺度燃烧温度场的测量方法主要分为接触式测温烷为燃料(由气瓶供给)、空气为氧化剂(由压缩机(如热电偶测温)和非接触式测温(如红外测温)两供给)．实验中使用的不锈钢喷嘴内径为1．0mm，外［10］种，杨泽亮等采用K型热电偶测量了乙醇微火焰径为1．5mm，喷嘴间距S为相邻两喷嘴的中心距，［11-13］的最高温

6、度，Kim、Li和Zhou等分别采用热电喷嘴内径为d．实验中采用每个喷嘴单独供气的方偶和红外热像仪测量了微燃烧器壁面的温度．微火式对3个预混微火焰展开研究，以确保不同喷嘴之焰整体尺寸约几毫米，一般认为热电偶法会对微火间流量的均匀性，即分别采用3组质量流量计为收稿日期:2013-02-05*基金项目:国家自然科学基金资助项目(51176193);国家自然科学基金青年基金资助项目(51006109)作者简介:蒋利桥(1974-)，男，博士，副研究员，主要从事微尺度燃烧及替代燃料燃烧污染物控制研究．E-m

7、ail:jianglq@ms．giec．ac．cn通信作者:赵黛青(1958-)，女，博士，研究员，主要从事燃烧与能源战略研究．E-mail:zhaodq@ms．giec．ac．cn第7期蒋利桥等:微火焰温度场的自动扫描微型热电偶测量1033个喷嘴单独供气．中间喷嘴固定在一维可调支架上，左右两边喷嘴对称布置并分别固定在二维可调坐标架上，其水平可调精度为0．01mm，3个微喷嘴调节支座置于水平光学平台上，稳定的微火焰通过增强型相机(ICCD)进行拍摄记录．温度测量中热电偶固定在垂直方向一维可调支架上

8、(调整精度0．01mm)，用于测量火焰不同高度处的温度分布;垂图3热电偶传热模型直调距支架固定于可水平滑动的导轨上，导轨由电机Fig．3Heattransfermodelofthermocouple驱动，在水平方向上扫描火焰，这样就可以得到火焰二维截面上的温度分布．热电偶为丝径50μm的Ｒ型热;热电偶物性参数按金属铂(Pt)计算;设热电偶发热电偶，其显微照片如图2所示．实验过程中通过调射率ε=0．05．假设火焰温度θg=1175℃，室温θ0=节无量纲喷嘴间距S/d来研