Pagina 272

Calibración a través de técnicas gravimétricas

Calibración mediante una técnica gravimétrica implica la colleción y pesaje de hollín depositado en un filtro en un campo de flujo de calibración de la que también se recogen señal LII. Este enfoque a la calibración LII tiene la ventaja de evitar las grandes incertidumbres asociadas con las propiedades ópticas de hollín y es la norma aceptada para las mediciones de hollín de escape del motor cuando se utiliza un túnel de dilución. Con el fin de convertir la masa de hollín medido a una concentración de hollín arrastrado (sobre una base de masa), la tasa de flujo volumétrico a través del filtro colector y la temperatura del gas en el punto de la medición LII deben ser conocidos. Para convertir la calibración a una base de la fracción de volumen, la densidad de masa del hollín debe ser medida o bien asumirse. Además, es importante que las mediciones gravimétricas y LII se midan completamente para la calibración de flujo de sección transversal o que la carga de hollín sea uniforme en los puntos de muestreo LII y gravimétricos. Finalmente, el filtro de colección de hollín debe ser calentado durante la colección, o secado después para eliminar el agua u otros condensables de la masa de filtro colectado. Zhou presenta una discusión detallada de los procedimientos para llevar a cabo el muestreo gravimétrico. Esta técnica de calibración se limita generalmente a aplicaciones en las que una concentración significativa de hollín se produce y, en contraste con las técnicas de calibración ópticos, requiere la colección de filtro en el transcurso de minutos, sino horas.

Wainner han aplicado una variación de la calibración gravimétrica tradicional por nebulización de una velocidad de avance de masa conocida de carbón negro en una corriente de flujo que es interrogado con LII. Esta técnica es adecuada para la calibración de LII en campos de flujo con bajas concentraciones de hollín; Wainner investigó concentraciones que van de 4 ppt a 30 ppb. Las dificultades en el uso de este enfoque para calibrar las concentraciones de hollín están asociados con las diferencias sistemáticas en la excitación LII, de emisión, y los procesos de vaporización para el carbón negro nebulizado y las partículas de hollín en la aplicación de interés.

Volumen hollín fracción cuantificación sin calibración

Los practicantes de incandescencia inducida por láser durante mucho tiempo han deseado un medio para cuantificar la fracción de volumen de partículas de hollín directamente de las señales del LII a sí mismos. Snelling deriva recientemente un procedimiento para ello, mediante la realización de pirometría de dos o tres colores con resolución temporal para medir las temperaturas transitorias de las partículas de hollín durante la excitación láser LII. Esta información, junto con una calibración absoluta de la eficiencia de recolección de luz del sistema detector LII (a través del uso de una lámpara de cuerpo negro o tira filamento) y asumió Rayleigh-límite de emisión de hollín, permite utilizar la potencia de la señal LII medida para resolver el total del volumen de emisión de partículas dentro del campo de visión del sistema de detección LII. Dividiendo el volumen emitido por el producto del área de sección transversal del Haz del láser y el espesor de haz se obtiene la fracción de volumen de hollín. Una limitación de este enfoque, al

igual que con todos los procedimientos de calibración opticos, es su dependencia de las supuestas propiedades ópticas del hollín. De hecho, las propiedades de interés del hollín están durante y después del proceso de excitación LII, cuando las propiedades son probablemente algo dependiente del tiempo y presumiblemente se encuentran en algún lugar entre la del hollín original y la del grafito. En contraste con la calibración a través de la extinción láser, con el enfoque propuesto por Snelling, la propiedad óptica relevante es la emisividad hollín, de E (m), que tiene sustancialmente menor variación en la literatura que K, al menos en longitudes de onda visibles. Por otra parte, este enfoque requiere una medición precisa de las temperaturas de partículas de hollín, que depende del conocimiento de las variaciones espectrales en emisividad del hollín entre las dos o tres longitudes de onda utilizadas para realizar la pirometría.

9.5.5 Calibración para divisible Dimensionamiento

No hay casos de calibración real de las mediciones de tamaño de partícula LII reportados en la literatura. Vander Wal han medido directamente los tamaños de particula primario de hollín usando análisis de imagen TEM en los mismos lugares de llama como LII dimensionamiento se ha realizado. Tomaron nota de las tendencias generales en ambos “dos de color” y “tiempo resueltos” LII métodos de tamaño en comparación con los TEM – Mediciones de diámetro de partícula primaria, pero no persiguieron este análisis con vistas a alcanzar una verdadera calibración de la técnica de dimensionamiento. Se han comparado los tamaños de partícula primaria de hollín deducidas a partir de los tiempos de decaimiento característicos de LII resuelta en el tiempo con una sola muestra de análisis TEM en el escape de un motor diesel, y se encontró una buena concordancia.

En general, los tamaños de partícula primaria de hollín se han calculado a través de la modelización del balance de energía LII, ya sea durante todo el período de excitación y la decadencia LII [18,20,38-41,43], o simplemente a un tiempo suficientemente retrasado desde el pulso de láser que la conducción se supone que dominar la pérdida de calor del láser - hollín climatizada [23,42,45,60,64]. De hecho, la fuerte dependencia LII de tamaño de partícula basado en de la temperatura ambiente significa que una calibración definitiva de LII para determinar el tamaño de partícula no se puede realizar de la misma manera por la cual LII está calibrado para mediciones de concentración de hollín. Sin embargo, las grandes incertidumbres en los parámetros de partículas y gas relevantes utilizados en la modelización del balance energético LII sugieren que los intentos para calibrar las técnicas de tamaño de partícula se ayudará resolver algunas incógnitas importantes en el proceso actual. Una de las incógnitas crítico es el grado en que los tamaños de partículas primarias de hollín son el único parámetro de tamaño relevante para la refrigeración de la conductancia de partículas de hollín holgadamente agregadas, como ha sido ampliamente asumido al día. Otra variable crítica es el coeficiente de alojamiento térmica, que es desconocido a estas temperaturas y para mezclas de gases prácticos; se han utilizado valores que van desde 0,26 a 0,9.