Soot diagnostics based on laser heating

Melton, L. A.

doi:10.1364/ao.23.002201

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“…[18]. Il a été démontré que l'intensité maximale du signal d'incandescence émis est approximativement proportionnelle à la fraction volumique de la suie [5]. Cette linéarité a été confirmée par d'autres méthodes de mesure optique [19].…”

Section: Modèle Du Brûleurunclassified

“…Dans le cas pré-sent, le modèle de base [5] est utilisé dans une version incluant en plus de la valeur exacte de la température locale des gaz mesurée par la DRASC, les récents améliorations et développements de la théorie de IIL tels que les valeurs [31], la prise en compte de la variation avec la tempéra-ture des propriétés thermo-physiques de la suie (masse volumique, chaleur massique, enthalpie d'évaporation, masse molaire et pression d'évaporation) [32,33], l'expression de propre à chaque régime (continu et libre) [34] et enfin la valeur de 0,4 au lieu de 0,5 pour l'exposant n apparaissant dans l'expression de la vitesse des molécules de vapeur résul-tant de l'évaporation de la suie [35]. Dans cette étude, la distribution de la taille des particules est supposée de type lognormal avec une déviation standard ln(σ) = 0,34 [36].…”

Section: Gas Temperature and Soot Volume Fraction Along The Flame Axiunclassified

“…Differences between the initial model [5] and the model used in this study α T = 0.3 (dans les deux cas)…”

Section: Et Celui Employé Dans La Présente éTudementioning

confidence: 99%

“…Ce dernier point est l'objectif de cet article où la technique d'incandescence induite par laser, IIL [5] couplée à celle de l'extinction laser est appliquée pour mesurer la fraction volumique de la suie dans des flammes riches et laminaires d'un prémélange propène/air. Le choix du combustible est motivé d'une part par sa présence comme un intermédiaire important dans la combustion des alcanes forts, tels que le propane, le butane, l'heptane et l'iso-octane [6][7][8][9] et d'autre part par sa production d'espèces à forte concentration de radicaux C 3 [9].…”

Section: Introductionunclassified

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Mesures de la taille et de la concentration de la suie dans une flamme laminaire prémélangée

Hadef¹,

Krüger²,

Geigle³

et al. 2006

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Une étude expérimentale est réalisée sur une série de flammes laminaires d'un prémélange propène-air. La flamme de forme conique est stabilisée sur un brûleur à surface poreuse et entourée par une flamme de méthane pour assurer son isolement. La technique d'incandescence induite par laser (IIL) calibrée par celle de l'extinction du laser, est utilisée pour déterminer la distribution spatiale (2D) de la fraction volumique de la suie pour trois valeurs de la pression, P = 1, 3 et 5 bar à diverses richesses. Pour les flammes à pression atmosphérique, l'investigation est étendue à la détermination de la taille des particules de suie par la mesure du taux de décroissance temporelle du signal IIL(t). Pour ce dernier, la température locale des gaz est mesurée par la technique de diffusion Raman anti-Stokes cohérente (DRASC) décalée indispensable pour les flammes avec suie. Les résul-tats obtenus sont discutés et constituent une base de données pour valider d'éventuels résultats de modèles théoriques de simulation de la formation de la suie dans une flamme monodimensionnelle. Abstract -Measurements of Soot Size and Concentration in the Laminar Premixed Flame -An experimental study has been carried out on several laminar premixed propene-air flames. The flame was stabilized in a dual-flame burner and a two-dimensional distribution of its soot volume fraction was measured using the laser induced incandescence (LII

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Section: Modèle Du Brûleurunclassified

Section: Gas Temperature and Soot Volume Fraction Along The Flame Axiunclassified

“…Differences between the initial model [5] and the model used in this study α T = 0.3 (dans les deux cas)…”

Section: Et Celui Employé Dans La Présente éTudementioning

confidence: 99%

Section: Introductionunclassified

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Mesures de la taille et de la concentration de la suie dans une flamme laminaire prémélangée

Hadef¹,

Krüger²,

Geigle³

et al. 2006

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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“…One of the most widely used optical techniques for the study of particulate matter in flames is laser-induced incandescence (LII). Typical LII experimental schemes use a high-power pulsed laser source (such as a solid-state Nd:YAG laser) [5] to heat the soot particles. The resulting thermal emission is then detected, usually over a narrow range of wavelengths selected using either a system of optical filters [6] or a monochromator [7].…”

mentioning

confidence: 99%

A simple photoacoustic method for the in situ study of soot distribution in flames

et al. 2015

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of soot formation during combustion is a key step in developing soot reduction strategies [3,4].Optical measurement techniques are ideally suited for combustion environments because they generally cause negligible perturbation to the combustion process. One of the most widely used optical techniques for the study of particulate matter in flames is laser-induced incandescence (LII). Typical LII experimental schemes use a high-power pulsed laser source (such as a solid-state Nd:YAG laser) [5] to heat the soot particles. The resulting thermal emission is then detected, usually over a narrow range of wavelengths selected using either a system of optical filters [6] or a monochromator [7]. The peak signal level provides a measure of the relative soot volume fraction. The absolute soot volume fraction is found either by calibration based on optical extinction measurements [8,9] or by a two-colour approach in which a second filtered detector collects light from the same measurement volume, and the ratio of signals is used to determine the peak particle temperature [10,11]. A feature of this type of experimental set-up is that a high-power pulsed laser source and relatively fast photodetectors or intensified cameras are required.Photoacoustic (PA) detection has been used to make highly sensitive laser absorption measurements in a number of applications, such as IR spectroscopy [12]. The principle of photoacoustic detection of particles is that absorption of the incident laser energy leads to an increase in the temperature of the particle. Heat is transferred from the particles to the surrounding gas, resulting in the expansion of the gas [13]. A change in laser intensity leads to a change in the rate of heat transfer, and an acoustic pressure wave can therefore be established by modulating the intensity of the laser [14]. The pressure wave can be detected using a microphone, and its amplitude measured using a lock-in amplifier. This method of detection has a further advantage Abstract This paper presents a simple photoacoustic technique capable of quantifying soot volume fraction across a range of flame conditions. The output of a highpower (30 W) 808-nm cw-diode laser was modulated in order to generate an acoustic pressure wave via laser heating of soot within the flame. The generated pressure wave was detected using a micro-electro-mechanical microphone mounted close to a porous-plug flat-flame burner. Measurements were taken using the photoacoustic technique in flames of three different equivalence ratios and were compared to laser-induced incandescence. The results presented here show good agreement between the two techniques and show the potential of the photoacoustic method as a way to measure soot volume fraction profiles in this type of flame. We discuss the potential to implement this technique with much lower laser power than was used in the experiments presented here.

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Größen- und Konzentrationsbestimmung von Nanopartikeln in derGasphase mit zeitlicher undzweidimensional örtlicher Auflösung

et al. 2000

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Soot diagnostics based on laser heating

Cited by 479 publications

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Mesures de la taille et de la concentration de la suie dans une flamme laminaire prémélangée

Mesures de la taille et de la concentration de la suie dans une flamme laminaire prémélangée

A simple photoacoustic method for the in situ study of soot distribution in flames

Größen- und Konzentrationsbestimmung von Nanopartikeln in derGasphase mit zeitlicher undzweidimensional örtlicher Auflösung

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