كيمياء احتراق الوقود: انتواع كمية البيانات المتحصل عليها من على مفاعل الغلاف الجوي درجات حرارة عالية تدفق مع اقتران مطياف كتلة جزيئية شعاع

الهدف العام من هذه التجربة هو الحصول على نظرة عامة على الأنواع الكيميائية التفاعلية في عملية الاحتراق والتحقيق في كيمياء الاحتراق للوقود التقني ومكونات الوقود. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة في مجال كيمياء الاحتراق وتكوين الملوثات ، مثل تكوين السخام. تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لهذه التقنية في الحصول على نظرة عامة على الأنواع الكيميائية واكتشاف الأنواع الجذرية شديدة التفاعل دون معرفة مسبقة.

تقدم لنا هذه الأداة المرنة ملاحظة لحركية طور الغاز الكيميائي في ظل ظروف جيدة الخاضعة للرقابة. يمكن استخدام البيانات للتحقق من صحة النموذج الحركي واستراتيجيات تقييم الوقود. تتيح المجموعة الواسعة من ظروف التشغيل المتاحة لمفاعل التدفق الصفحي هذا الوصول إلى تطبيقات الاحتراق التي لا يمكن تحقيقها عادة من خلال تجارب اللهب.

يظهر التخطيطي لنظام مفاعل التدفق جميع المكونات الرئيسية. يقترن الفرن بإعداد MBMS مع وقت الرحلة ، أو نظام الكشف TOF ، وقم بتركيب اتجاه أخذ العينات ونظام إمداد الغاز. أولا ، قم بتسخين الفرن إلى درجة حرارة البدء المحددة ، وهي أعلى درجة حرارة في سلسلة القياس المحددة.

قم بإعداد مطياف TOF للكشف عن الأنواع الوسيطة. الآن قم بإعداد مطياف رباعي الأقطاب للكشف عن الأنواع الرئيسية عن طريق وضعه في غرفة التأين لنظام MBMS وبدء تشغيل البرنامج. لإعداد نظام إمداد الوقود ، قم أولا بإعداد حقنة معدنية لإمداد الوقود.

ثم املأ المحقنة المعدنية ب 30 مل من عينة الوقود. بعد ذلك ، قم بالضغط على المحقنة المعدنية حتى خمسة بار عن طريق فتح الصمام وإضافة الهواء المضغوط إلى النظام. ثم قم بتسخين المرذاذ وخطوط إمداد الوقود.

بالنسبة لهذا التصميم التجريبي ، اضبط نظام تبريد الماء على 80 درجة مئوية بحيث لا يمكن للوقود المخفف إعادة التكثيف في أبرد بقعة في النظام ، وهي الدرجة المعتدلة في تلك الحافة إلى الفرن. ضع الفرن في وضع أخذ العينات القريب من قيمة الهضبة لملف تعريف درجة الحرارة المكانية للفرن. بعد ذلك ، ابدأ المخفف المفضل عن طريق إضافة الغاز إلى مقياس التدفق الكتلي Coriolis.

ابدأ التسجيل المستمر للبيانات بالنقر فوق أزرار البدء في برنامج TOF و quadrupole. أضف الأكسجين كمؤكسد عن طريق ضبط حالة التدفق المناسبة لبرنامج مقياس التدفق الكتلي Coriolis. لاحظ المؤكسد الوارد كذروة جديدة في الطيف الكتلي.

بعد ذلك ، أضف الوقود عن طريق ضبط حالة التدفق المناسبة لمقياس التدفق الكتلي Coriolis. تحقق من الشبح للتأكد مما إذا كان قد تم تحقيق أكسدة كاملة ولوحظت إشارة كتلة ثاني أكسيد الكربون المستقرة. بعد فترة الاستقرار ، قم بتطبيق منحدر مستمر لاضمحلال درجة الحرارة يبلغ 200 كلفن في الساعة على الفرن ، مما يؤدي إلى أوقات قياس نموذجية تبلغ ساعتين لكل شوط.

عند درجة حرارة فرن معينة أثناء المنحدر ، لاحظ تغيرا سريعا في شبح الكتلة مع اختفاء منتجات الاحتراق الوحيد وظهور مواد وسيطة الاحتراق الصغيرة. مع مزيد من انخفاض درجة الحرارة ، تصبح المواد الوسيطة المرئية أكبر وأكبر. في درجات حرارة الفرن الباردة ، يمكن ملاحظة إشارة مركبات الوقود والأكسجين فقط.

عندما تستقر درجة الحرارة النهائية ، قم بإيقاف تشغيل المؤكسد. استمر في تسجيل القياسات واحصل على قياسات توصيف الوقود في ظروف بدون مؤكسد. بعد ذلك ، قم بإيقاف تشغيل الوقود في برنامج مقياس التدفق الكتلي Coriolis عن طريق ضبط القيمة على الصفر.

ثم أوقف تسجيل البيانات بالنقر فوق أزرار الإيقاف في البرنامج. بالنسبة لمشكلات المعايرة ، قم بتركيب غرفة مغلقة أمام مخروط أخذ العينات. ثم افتح الصمام إلى المضخة لإخلاء الغرفة.

استخدم مخاليط ثنائية أو غازات معايرة تجارية للمعايرة. بعد ذلك ، ابدأ تشغيل برنامج TOF مرة أخرى بدون تسجيل البيانات. اضبط الضغط في غرفة المعايرة بواسطة صمام إبرة للحصول على شدة إشارة أعلى من نسبة الإشارة إلى الضوضاء وأقل من حد التشبع.

بعد ذلك ، ابدأ قياسات المعايرة وقم بتمكين تسجيل البيانات. عند كل درجة حرارة مسجلة لكل نوع مختار ، احسب جزء الخلد الخاص به من الإشارة المقابلة. ثم قم بتوصيل ملفات تعريف كسر الخلد مقابل درجة حرارة الفرن.

هنا طيف كتلي نموذجي لتركيبة الغاز المأخوذة من العينات. يتم دمج القمم لكل نسبة كتلة إلى شحنة لتقييم الإشارات التي لم يتم حلها بالكامل. يتم رسم الإشارات مقابل متوسط درجة حرارة الفاصل الزمني 2.5 كلفن ، مما ينتج عنه جزء الخلد النموذجي مقابل مخطط درجة حرارة الفرن.

تظهر ملامح كسر الخلد المكاني للفورمالديهايد والأسيتيلين التي تم الحصول عليها من قياس الميثان المتكافئ الاتفاق بين البيانات المقاسة وقيم النموذج الحركي للمكونات الرئيسية والأنواع الوسيطة. تم تصوير مركب وقود الطائرات المحتمل ، p-menthane ، الذي يتميز بملامح الأنواع الرئيسية ، هنا. يتم الحصول على اعتماد القياس المتكافئ للإيثيلين والفورمالديهايد ، والأنواع الوسيطة المختارة للظروف المتكافئة.

في إعداد مفاعل التدفق ، يبدأ ملف تعريف الأكسجين والوقود بحد أقصى عند درجات الحرارة المنخفضة ويتم استهلاكهما مع زيادة درجة الحرارة. يظهر التحليل المتعمق تحلل مماثل لأنواع الهيدروكربونات بينما تظهر الأنواع العطرية منطقة هضبة مميزة يتم قياس جزء الخلد الأعلى لسلائف السخام ، وجذور البروبارجيل والبنزين ، من أجل الميثان p مقارنة ب Jet A-1 و farnesane ، مما يشير إلى ميل أعلى لتكوين ملوثات. بالنسبة للفارنيسان ، يتم قياس كسور الخلد السفلية لكلا النوعين مقارنة بالوقود p-methane و Jet A-1.

بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال استراتيجيات تصميم الوقود المستقبلية لاستكشاف حركية الاحتراق وتكوين الملوثات للوقود والمكونات التقليدية والبديلة.