基于彩色火焰图像的铝、硼纳米颗粒燃烧特性

摘要

用彩色数码相机拍照结合图像处理的诊断方法研究了铝、硼纳米颗粒的燃烧特性和机理,得到了铝、硼纳米颗粒火焰的形貌特征、温度分布及着火时间等.燃烧实验中使用多元扩散平焰燃烧器(Hencken燃烧器)提供可控的高温环境,利用固体颗粒乙醇溶解-超声分散-雾化-干燥的给粉方式产生高分散的纳米气溶胶,并在不同工况下对纳米颗粒火焰进行拍照.从所得彩色图片中提取红、绿、蓝三色通道信号,结合普朗克辐射定律获得颗粒的辐射强度信息及温度信息.结果表明:不同环境温度会导致不同的颗粒变温历程.高温环境下铝、硼颗粒经着火后颗粒温度逐渐下降,而低温下由于氧化层多晶相变的影响铝颗粒温度先缓慢升高而后缓慢下降,硼颗粒温度则几乎维持恒定.硼颗粒着火过程可分为着火延时和着火两个阶段,通过火焰图像定义了相应的时间,测得的硼颗粒着火延迟时间为1.17～2.98 ms,着火时间为0.31～0.85 ms.