ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫНЕКОПТЯЩЕГО ПЛАМЕНИ
Горение — процесс окисления, сопровождаемый появлением пламени или накала вещества и выделением тепловой и лучистой энергии. Пламя образуется при горении тех веществ, которые выделяют газообразные горючие продукты. В зависимости от состава горючих веществ пламя бывает ярким, хорошо видимым или бледным.
Для горения веществ необходимо присутствие кислорода. В обыденной жизни кислород поступает из воздуха. Он проникает, как бы диффундирует к месту горения. Такое пламя имеет определенное строение и называется диффузионным.
Если внимательно присмотреться к пламени лабораторной горелки, работающей на газе или на карбюраторном жидком топливе, то в нем легко можно различить три составные части: внутреннюю — темную, среднюю — светлую и наружную в виде бледного ободка. Введя в это пламя пластинку из стекла или металла, можно наблюдать как она сейчас же покроется копотью, т. е. частицами сажи. Это объясняется тем, что водород топлива полностью сгорает и образует светлую часть пламени, а частицы углерода сгорают с меньшей скоростью. Их наличие и обусловливает яркость пламени, так как его излучение является следствием накаливания этих твердых частиц. Со временем частицы углерода, соединяясь с кислородом воздуха, сгорают в наружной части пламени. Впуская большее количество воздуха, можно отрегулировать горелку так, чтобы пламя стало мало светящимся и очень горячим. Очевидно, что с увеличением количества подаваемого кислорода скорость сгорания углерода увеличивается и свечение пламени становится слабее.
В обычной осветительной лампе, работающей на керосине, топливо из резервуара по капиллярам фитиля поднимается вверх к горелке. После зажигания фитиля образуется коптящее пламя. При надевании на горелку лампового стекла создается тяга и через решетки горелки к пламени начинает поступать наружный воздух. Частицы углерода, накопившиеся в коптящем пламени, при этом полностью сгорают, копоть исчезает и пламя становится ярко светящимся, так как раскаленные частицы углерода остаются только в центральной части пламени.
В условиях работы турбореактивных двигателей также возможно накопление в горящем газовом потоке пылинок углерода (нагара или сажи), которое приводит к увеличению интенсивности излучения пламени, т. е. яркости. Исследования показали, что этому способствует наличие в топливе углеводородов с большим отношением С: Н и особенно бициклических ароматических углеводородов.
В стандартной фитильной лампе можно определить высоту некоптящего пламени. Эта величина фиксируется в тот момент, когда появляется копоть, выходящая из верхней части пламени.
НАЗНАЧЕНИЕ АППАРАТА
Лабораторный аппарат для определения максимальной высоты некоптящего пламени ДВП-М, в дальнейшем «аппарат».
Аппарат предназначен для определения высоты некоптящего пламени светлых нефтепродуктов по методу изложенному в ГОСТ 4338-74.
Аппарат должен устанавливаться в закрытых помещениях, оборудованных вентиляцией.
УСТРОЙСТВО И РАБОТА АППАРАТА
Теоретические основы
Различные сорта топлив в зависимости от химического состава, обладают разными огневыми свойствами (интенсивностью сгорания, тепловым излучением пламени, полнотой сгорания и т.д), которые определяют возможность их использования по тому или иному назначению.
Параметром, который адекватно характеризует огневые свойства топлив с одной стороны, и достаточно прост в экспериментальном отношении, с другой сторона, является " высота некоптящего пламени"'.
Этот параметр представляет собой максимальную высоту некоптящего пламени, выраженную в милиметрах, и определяемую в стандартной лампе, конструкция которой задана ГОСТ 4338-74.
Устройство аппарата
Аппарат представляет собой фитильную лампу снабженную усовершенствованной горелкой, укрепленную о помощью вертикального штока на основании.
Лампа состоит из цилиндрического корпуса, закрытого съемной застекленной крышкой, внутри которого с помощью рамки установлена шкала.
Вверху имеется вытяжная труба, внизу механизм перемещения горелки.
В основе лампы имеется воздухораспределительное кольцо-галлерея и кольцо, позволяющее регулировать подачу воздуха.
Нулевое деление шкалы должно быть установлено строго на уровне обрезка патрубка.
Шкала сделана из черного стекла и разделена в вертикальном направлении белой полосой шириной 2 мм, по горизонтали на шкале, по обе стороны от вертикальной полосы, нанесены 50 делений через I мм, каждое пятое деление шкалы, считая от нулевого, отмечено более длинной чертой, а каждое десятое - оцифровано.
Порядок установки
Аппарат должен быть установлен в помещении, оборудованном вентиляцией, обеспечивающей необходимый воздухообмен без сквозняков и потоков воздуха, нарушающих режим работы аппарата (горение).
Для проверки правильности установки аппарата вставить в аппарат горелку, заправленную топливом, поджечь ее.
При помощи регулировочных винтов в основании, аппарат выставляют таким образом, чтобы ось пламени и вертикальная линия стали соосны.
Подготовка к работе
Подготовка горелок:
Разберите горелки, промойте легким бензином, просушите в течении 30 мин. в сушильном шкафу, после чего продуйте воздухом.
Подготовка фитилей
Промойте моток шнура три раза петролейным эфиром, применяя каждый раз свежую порцию растворителя, отожмите, растяните руками с небольшим усилием, а затем, после просушки в вытяжном шкафу в течении I ч, поместите в сушильный шкаф, где выдержите в течении 30 мин при температуре от 100 до 105 °С.
Высушенный шнур нарежьте на отрезки 130-150 мм.
Заправка горелок
Налейте во внутренний стакан горелки 12-14 см3 соответствующего топлива, возьмите фитиль, опустите в стакан. Смоченный топливом фитиль пинцетом вложите в трубку так, чтобы наименее смоченный топливом конец фитиля находился у короткого конца трубки. Трубку установите в горелку длинным концом вниз. При этом фитиль из трубки должен выступать наружу на 10-15 мм. Для каждого из эталонных и испытуемых топлив рекомендуется применять специально выделенные для них горелки.
Выдержите заправленные горелки при температуре от 20 до 25 °С не менее 10 мин. Перед установкой горелок в камеру лампы выступающий наружу конец фитиля подрежьте лезвием безопасной бритвы с помощью специального держателя так, чтобы он выступал из трубки на 6 мм.
Вставьте подготовленную горелку в лампу и закрепите в фигурной прорези с помощью штифта.
Перед зажиганием горелку опустите, вращая кольцо перемещения горелки, в нижнее положение, т.к. при зажигании фитиля в верхнем положении горелки может произойти большое выделение копоти.
Для поджигания горелки откиньте застекленную крышку, поднесите зажженную спичку к патрубку и поднимайте горелку, вращая кольцо перемещения горелки, до тех пор, пока не произойдет загорание фитиля, после чего установите на место крышку. Установите высоту пламени около 10 мм.
Методика определения
На лицевой панели прибора открывают дверцу и устанавливают в гнезде лампы горелку с испытуемым топливом, укрепляя ее пружинным замком. Зажигают фитиль до появления некоптящего пламени и устанавливают высоту пламени около 10 мм. Дверцу закрывают.
Изображение пламени проектируется на матовом экране в масштабе 2: 1 на шкале с делениями. Для отсчета шкала снабжена визирным устройством.
Через 5 мин от начала горения топлива, медленно поворачивая ручку «пламя» вправо, увеличивают высоту пламени. В этот момент, пользуясь визирным устройством, по шкале экрана фиксируют максимальную высоту некоптящего пламени (в мм) с точностью до 0,5 мм.
Измерение максимальной высоты некоптящего пламени испытуемого топлива повторяют до 5 раз и среднее арифметическое значение из полученных результатов принимают за окончательный результат.