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温度是燃烧过程中影响反应路径和速率的重要参数, 决定着燃烧和能量交换效率, OH, NH, NO等组分参与燃烧中的关键基元反应, 并影响NOx污染物的生成. 因此, 温度和OH, NH, NO浓度的同步测量对于判断燃烧状态、研究反应机理和排放特性具有重要意义. 本文搭建了高空间分辨率的宽带紫外吸收光谱测量系统, 实现了火焰温度和OH, NH, NO浓度的同步测量, 并对3种组分宽带吸收光谱的温度灵敏度和浓度检出限进行了定量分析. 随后, 利用所建立的测量方法对NH3/CH4/air常压平面预混火焰的温度和OH, NH, NO浓度的高度分布进行了高精度测量: NH的1σ检出限达到1.8×10–9 m (1560 K), 在常压火焰实现了10–9量级的NH吸收光谱测量; OH和NO的1σ检出限分别达到60×10–9 m (1590 K) 和1×10–6 m (1380 K), 也明显优于现有的红外激光吸收光谱测量结果. 实验所得温度和OH, NO, NH浓度分布曲线与基于Okafor等机理的计算流体动力学预测结果非常符合, 验证了基于宽带紫外吸收光谱方法的温度和组分浓度同步测量效果.

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《基于宽带紫外吸收的火焰温度和OH/NH/NO浓度同步测量》

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