Investigation of gas phase combustion chemistry

Abstract

Das Thema dieser Arbeit befasst sich mit Speziesbestimmung in Flammen durch Laserspektroskopie mittels durchstimmbarer DiodenLaser.<br />Die Wellenlänge der Laser kann durchgestimmt werden, damit lässt sich die resonante Strahlabschwächung, welche proportional zur Konzentration der Zielsubstanz ist, von unspezifischen Effekten unterscheiden, zu denen zB.: Streuung oder Flammenleuchten zählt. Ziel soll es auch sein, die Grundlagen für die Untersuchung von Flammen in Druckzellen zu schaffen. In dieser Arbeit wurde H2O im Bereich von 0,5-20 vol% über eine Weglänge von 10 cm gemessen. Die Temperatur von den gemessenen CH4, C2H4 und H2 Flammen lag dabei im Bereich von 400-1200 °C. Der zweite Teil der Arbeit ist die Bestimmung der Flammengeschwindigkeit mittels LASER Doppler Anemometrie (LDA). Die gemessene Gasgeschwindigkeit von CH4 und C2H4 lag dabei im Bereich von 0,3-1,5 cm/s. Die LDA Messungen sind wichtig für das Verständnis von Bildungs- und Zersetzungsmechanismen bei der Verfeuerung von Gasen unter verschiedenen Bedingungen.

This work was about the experimental investigation of premixed and non-premixed, laminar flames and tuneable diode Laser absorption spectroscopy (TDLAS) for species concentration measurements in combustion diagnostics. By tuning the wavelength over the absorption peak (this can be achieved by varying the Laser injection current or its temperature), resonant absorption which is proportional to the concentration of the target species can be discerned from unspecific effects like scattering, partial blocking of the Laser beam or beam steering as they occur in harsh environments. H2O was measured at the range of 0.5-20 vol% over a pathlength of 10 cm, the temperature was from 400-1200 °C. Measurements where done with flames of CH4, C2H4 and H2.<br />Two model burners, a Flat Flame (MCKENNA) burner and a slot (WOLFHARD PARKER) burner, were used. These burners can be used for development of new measurement techniques an the verification of modeling results. The long term aim is to conduct measurements in these flames at elevated pressures. The other part of this work was the Laser Doppler Anemometry (LDA) to measure the gas velocity. The measured gas velocities were in the range of 0.3-1.5 cm/s. Measurements where done with flames of CH4 and C2H4. The LDA measurement data can be used to obtain a better understanding of the formation and decomposition mechanisms of different gas components, under varying firing conditions. It is intended that the results of the investigations and modeling studies will provide the foundation firing concepts for low-emission stoves