Зажигание микрочастиц антрацита излучением лазеров непрерывного действия с длинами волн 450 и 808 нм

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведено измерение энергетических и спектрально-кинетических характеристик зажигания порошков микрочастиц антрацита с насыпной плотностью 0.5 г/см3 при воздействии лазерного излучения непрерывного действия на длинах волн λ = 450 и 808 нм с временем экспозиции 1 секунда. Измерены времена задержки зажигания в зависимости от плотности мощности излучения и определены критические значения плотности энергии зажигания образцов антрацита. Энергетические затраты на зажигание антрацита для излучения с λ = 450 нм меньше, чем для излучения с λ = 808 нм. В спектрах излучения антрацита, возникающего в результате поглощения лазерного излучения, наблюдается свечение, связанное с выходом и воспламенением летучих веществ (пламя CO, свечение возбужденных молекул CO, C2 и H2O) и тепловое свечение, связанное преимущественно с нагретой поверхностью образцов, а также вылетом раскаленных углеродных частиц.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Б. П. Адуев

ФГБУН Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН (ФИЦ УУХ СО РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: lesinko-iuxm@yandex.ru
Россия, Кемерово, 650000

Г. М. Белокуров

ФГБУН Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН (ФИЦ УУХ СО РАН)

Email: lesinko-iuxm@yandex.ru
Россия, Кемерово, 650000

И. Ю. Лисков

ФГБУН Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН (ФИЦ УУХ СО РАН)

Email: lesinko-iuxm@yandex.ru
Россия, Кемерово, 650000

Д. Р. Нурмухаметов

ФГБУН Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН (ФИЦ УУХ СО РАН)

Email: lesinko-iuxm@yandex.ru
Россия, Кемерово, 650000

Список литературы

  1. Paul L.D., Seeley R.R. // Corrosion. 1991. V. 47. № 2. P. 152–159. https://doi.org/10.5006/1.3585231
  2. Askarova A.S., Karpenko E.I., Lavrishcheva Y.I., Messerle V.E., Ustimenko A.B. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2007. V. 35. P. 1607https://doi.org/10.1109/TPS.2007.910142
  3. Masserle V.E., Karpenko E.I., Ustimenko A.B., Lavrichshev O.A. // Fuel Processing Technology. 2013. V. 107. P. 93.https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2012.07.001
  4. Туктакиев Г.С., Лайко Л.Л. Способ сжигания пылевидного топлива RU 2557967 C1 // Б.И. 2015. № 21. С. 11
  5. Туктакиев Г.С., Лайко Л.Л. Способ сжигания пылевидного топлива RU 2559658 C1 // Б.И. 2015. № 22. С. 11
  6. Vartak S.D., Gubba S.R., Narayanan K.L., Sridharan A.K., Maheshwari A, Ristic D., Subramaniyan M. System and method for laser ignition of fuel in a coal-fired burner WO2022/126074 A1 // 2022. P. 37.
  7. Chen J.C., Taniguchi M., Narato K., Ito K. // Combustion and Flame. 1994. V. 97. № 1. P. 107–117.https://doi.org/10.1016/0010- 2180(94)90119-8
  8. Глова A.Ф., Лысиков A.Ю., Зверев М.М. // Квантовая электроника. 2009. Т. 39. № 6. С. 537–540. [Quantum Electron. 2009, vol. 39, no. 6, p. 537–540.https://doi.org/10.1070/QE2009v039n06ABEH013906]
  9. Taniguchi M., Kobayashi H., Kiyama K., Shimogori Y. // Fuel. 2009. V. 88. № 8. P. 1478–1484.https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.02.009
  10. Boiko V.M., Volan’skii P., Klimkin V.F. // Combust. Explos. Shock. Waves. 1981. V. 17. № 5. P. 545.https://doi.org/10.1007/BF00798143
  11. Phuoc T.X., Mathur M.P., Ekmann J.M. // Combustion and Flame. 1993. V. 93. № 1–2. P. 19–30.https://doi.org/10.1016/0010- 2180(93)90081-D
  12. Погодаев В.А. // Физика горения и взрыва. 1984. Т. 20. №. 1. С. 51–55; [Combustion, Explosion, and Shock Waves. 1984, vol. 20, no. 1, p. 46–50.https://doi.org/10.1007/BF00749917].
  13. Kuzikovskii A.V., Pogodaev V.A. // Combust. Explos. Shock. Waves. 1977. V. 13. № 5. P. 666.https://doi.org/10.1007/BF00742231
  14. Phuoc T.X., Mathur M.P., Ekmann J.M. // Combustion and Flame. 1993. V. 94. № 4. P. 349–362.https://doi.org/10.1016/0010- 2180(93)90119-Ng
  15. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Нелюбина Н.В., Ковалев Р.Ю., Заостровский А.Н., Исмагилов З.Р. // Химическая физика. 2016. Т. 35. № 12. С. 47–49. https://doi.org/10.7868/S0207401X16120025[Russ. J. Phys. Chem. B. 2016, vol. 10, p. 963–965.https://doi.org/10.1134/S1990793116060154].
  16. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Ковалев Р.Ю., Крафт Я.В., Заостровский А.Н., Гудилин А.В., Исмагилов З.P. // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 125. № 2. С. 277–283.https://doi.org/10.1134/S0030400X18080039[Opt. Spectrosc. 2018, vol. 125, p. 293–299.https://doi.org/10.1134/S0030400X18080039].
  17. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Крафт Я.В., Исмагилов З.P. // Химия в интересах устойчивого развития. 2020. Т. 28. № 6. С. 535–543.https://doi.org/10.15372/KhUR2020260[Chem. Sustain. Dev. 2020, vol. 28, p. 518–526.https://doi.org/10.15372/CSD2020260].
  18. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Крафт Я.В., Исмагилов З.P. // Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128. № 3. С. 442–448.https://doi.org/10.21883/OS.2020.03.49073.302-19[Opt. Spectrosc. 2020, vol. 128, p. 429–435.https://doi.org/10.1134/S0030400X20030029].
  19. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Крафт Я.В., Исмагилов З.Р. // Химическая физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 13–21.https://doi.org/10.31857/S0207401X22030025[Russ. Phys. Chem. B. 2022, vol. 16, p. 227–235.https://doi.org/10.1134/S1990793122020026].
  20. Aduev B.P., Kraft Y.V., NurmukhametovD.R., Ismagilov Z.R. // Combustion Science and Technologythis. 2024. V. 196. № 2. P.274–288.https://doi.org/10.1080/00102202.2022.2075699
  21. Aduev B.P., Belokurov G.M., Liskov I.Yu., Nurmukhametov D.R., Ismagilov Z.R. // Eurasian Chem.-Technol. J. 2022. V. 24. № 2. P. 93–101.https://doi.org/10.18321/ectj1321
  22. Адуев Б.П., Белокуров Г.М., Лисков И.Ю., Исмагилов З.Р. Зажигание каменных углей лазерами непрерывного действия с длинами волн 450 и 808 нм // ХТТ. 2023. № 4. С. 31–38.https://doi.org/10.31857/S0023117723040023[Solid Fuel Chemistry. 2023, vol. 57, no. 3, p. 170–177https://doi.org/10.3103/S036152192304002X].
  23. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Белокуров Г.М., Звеков А.А., Каленский А.В., Никитин А.П., Лисков И.Ю. // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. № 9. С. 126–131. [Technical Physics. 2014, vol. 59. no. 9, p. 1387–1392.https://doi.org/10.1134/S1063784214090023].
  24. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Звеков А.А., Никитин А.П., Нелюбина Н.В., Белокуров Г.М., Каленский А.В. // Приборы и техника эксперимента. 2015. № 6. С. 60–66https://doi.org/10.7868/S0032816215050018[Instruments and Experimental Techniques. 2015,vol. 58, p. 765–770.https://doi.org/10.1134/S0020441215050012].
  25. Слюсарский К.В. Исследование процессов термического окисления и зажигания твердых топлив: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 2018. 166 с.
  26. Пирс Р., Гейдон А. Отождествление молекулярных спектров (пер. англ., под ред. Мандельштама С.Л., Аленцева М.Н.). М.: “Издательство иностранной литературы”. 1949. 240 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Функциональная схема экспериментальной установки для измерения кинетических, энергетических и спектральных характеристик: 1 – стеклянные нейтральные светофильтры, 2 – прозрачная стеклянная пластина, 3 – фотодиод, 4 – поворотное зеркало, 5 –линза, 6 – образец, 7 – линза, 8 – щель (0.1 × 3 мм), 9 – фотоумножитель, 10 – осциллограф, 11 – генератор импульсов, 12 – спектрометр, 13 – световод, 14 – компьютер.

Скачать (62KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Типичные осциллограммы зависимости интенсивности свечения образцов антрацита от времени: приповерхностное свечение (а), свечение пламени на расстоянии 1 мм от поверхности образца (б) при лазерном воздействии λ = 808 нм плотностью мощности We = 130 Вт/см2.

Скачать (133KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость времени задержки зажигания tz от плотности мощности лазерного излучения Wp, поглощенного образцами антрацита: 1 – λ = 808 нм; 2 – λ = 450 нм.

Скачать (78KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости вероятности зажигания P от плотности мощности излучения Wp, поглощенного образцами антрацита (а); зависимости вероятности зажигания P от числа поглощенных фотонов n в единицу времени на единичной площади для образцов антрацита: 1 – λ = 808 нм; 2 – λ = 450 нм (б).

Скачать (122KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектр свечения образца интегральный по времени в интервале Δt = 0–100 мс от начала лазерного облучения (а); спектр свечения образца интегральный по времени в интервале Δt = 900–1000 мс от начала лазерного облучения (б).

Скачать (146KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024