energetikai mérések termogrammetria Schlieren Infratelevízió energetikai gépek és rendszerek tanszék

Átírás

1 energetikai mérések 2 termogrammetria Schlieren Infratelevízió energetikai gépek és rendszerek tanszék

2 TERMOGRAMMETRIAI MÉRÉSEK A hőmérsékletmezők grafikus megjelenítését, kétdimenziós ábrázolását termogramnak nevezzük. [1] A hőmérsékletmező mérése történhet pontról pontra is, azonban termogramnak csak olyan eljárással készített hőmérsékletmezőt nevezünk, amely az egész hőmérsékletmezőről képszerű információt ad. Azt gondolhatnánk, hogy a termogrammetriai módszerek a hőmérséklet eloszlás közvetlen mérését teszik lehetővé, azonban, mint azt később látni fogjuk a termogrammetria módszerei a legritkább esetben szolgáltatnak akár hozzávetőleges eredményeket a hőmérséklet mezőről. A következő ábrán a termogrammetria módszereinek felosztása látható: Termogrammetriai módszer Érintés nélkül mérők Érintéssel mérők Bevonatok Hőmérsékleti sugárzáson alapuló Törésmutató változáson alapuló - színváltó festékek - hőérzékeny foszforok - folyadékkristályok - speciális fénykép - infratelevízió - árnykép - Schlieren - interferencia 1. ábra - Termogrammetriai módszerek csoportosítása [1] A következő ábra pedig a kvantitatív termogramok felosztását mutatja aszerint, hogy a mérés során észlelt jellemző a hőmérséklettől hogyan függ: Termogram jellege HŐMÉRSÉKLETRE JELLEMZŐ dt -re jellemző dx d 2 dx T 2 -re jellemző - infratelevízió - infrafénykép - interferenciás - schlieren - árnykép 2. ábra - A termogrammok felosztása a hőmérsékletmező jellemzői szerint

3 INFRATELEVÍZIÓ Működési elv Az infrakamera az optikáján keresztüljutó sugárzás kvantumszámát és energiáját érzékeli az érzékelési tartományán belül. Az érzékelési tartomány jellemzően λ=3-15µm közötti. A teljes infravörös tartomány a λ=0, µm tartomány, mely tartományból a hőmérsékletmérés szempontjából érdekes a 0,8 20 µm es tartomány. Ez utobbi további részekre is bontható: 1, 0,8 2 µm: ultrarövidhullámú infravörös, 2, 2 6 µm: rövidhullámú infravörös, 3, 6 20 µm: hosszúhullámú infravörös. 3. ábra - Az elektromágneses spektrum [2] A termovíziós kamera érzékelője pontonként (mátrixdetektoros kamera) érzékeli a beeső sugárzás energiasűrűségét. Az érzékelési tartomány általában nem fedi le a teljes infravörös spektrumot, hanem csak annak egy részét (rövidhullámú érzékelők: 3 5 µm, hosszúhullámú érzékelők: 8 14 µm). A hőmérsékleti sugárzók fekete, szürke és színes test Fekete és szürke testek Egy fekete test által kibocsátott adott hullámhosszon kibocsátott sugárzás intenzitását vagyis az egységnyi felületre, adott hullámhosszon, egységnyi idő alatt lesugárzott energia mennyiségét adja meg Planck törvénye [W/m2/K]-ben: 2 c1 1 Iλ = 5 c2 λ e λ T 1 ahol: c 1 - c = 2 π c = 5,95 [ W cm ] 1 10

4 h c c 2 - c = = 1, 438[ cm K] λ c - fénysebesség h - Planck állandó λ - hullámhossz 2 A sugárzás energiasűrűrűségét (egységnyi felületre egységnyi idő alatt lesugárzott energia) az intenzitásból a következőképp kaphatjuk: E = 0 I ( λ T ), dλ = q& A következő ábrán a fekete test sugárzásának intenzitása látható néhány hőmérsékleten. Intenzitás *1e11 [W /m2m] ,5 5 7, , , K 2500 K 3000 K lambda_max Lambda [µm] 4. ábra - A fekete test sugárzásának intenzitása a hullámhossz függvényében Látható, hogy a hőmérséklet emelkedésével a legnagyobb intenzitáshoz tartozó hullámhossz az alacsonyabb értékek felé tolódik el. A fekete test az ideális sugárzó, adott hullámhosszon a legnagyobb intenzitással a fekete test képes sugározni. Léteznek még szürke, valamint színes testek. Szürke test esetén definiálható az emissziós tényező, melynek definíciója: I ε = I λ λ, b, ahol I λ, b a fekete test λ hőmérséklethez tartozó intenzitása. Látható, hogy a fekete test emissziós tényezője ε b = 1, valamint a szürke test intenzitás eloszlása a fekete testéhez hasonló. Az intenzitás minden hullámhossz esetén kisebb, a két intenzitás aránya konstans. A reflexiós tényezőre (visszavert- és beeső sugárzás hányadosa - ρ ), valamint az abszorpciós (elnyelt- és beeső sugárzás hányadosa, - α ) tényezőre a transzmittált (áteresztett) sugárzás elhanyagolásával írható a következő: α + ρ =1.

5 Valamint egy termikus egyensúlyban lévő testre igaz, hogy az abszorbeált és emittált sugárzás megegyezik: α = ε. Emiatt az alacsony emissziós tényezőjű testek esetén a reflektált sugárzás részaránya növekszik. Színes testek A színes test intenzitás eloszlása általában valamilyen a fekete testétől és a szürke testétől különböző függvény. A következő 5. ábra egy azonos hőmérsékletű fekete, szürke és színes test intenzitását mutatja a hullámhossz függvényében: I λ 5. ábra - Különböző testek adott hőmérséklethez tartozó intenzitásának eloszlása a hullámhossz függvényében 1. abszolút fekete test, 2. szürke test, 3. színes test [1] A valóságos testek között gyakran találunk színes testeket. Ráadásul az emissziós tényezőt nemcsak az anyag, hanem a felület minősége is erősen befolyásolja. Ez a termovíziós mérések egyik gyakorlati hátránya. Ugyanakkor az irodalmakban megtalálható néhány anyag és felületi megmunkálás jellemző emissziós tényezője és az emissziós tényező hullámhossz függése. A kamerába jutó sugárzás összetétele A kamerába jutó sugárzás a következőkből tevődik össze (lásd. 6. ábra) 1, a céltárgy által emittált sugárzásból 2, a környezetben található tárgyak által emittált sugárzásból (háttérsugárzás, a nappali égbolt pl. jelentős sugárzó) 3, különböző testekről reflektált sugárzások (céltárgy sugárzása a környező tárgyakról visszaverve, a környező tárgyak sugárzása a céltárgyról visszaverve, stb.) 4, a céltárgyon áthaladó sugárzásból (átlátszatlan testek esetén elhanyagolható)

6 6. ábra A kamerába jutó sugárzás összetétele [1] Ezek a jelenségek legtöbbször nem zárhatók ki, ezért az érzékelt intenzitás eredete sem ismert, nem deríthető ki, hogy a sugárzás mekkora hányada származik a céltárgyról. Ez a kvantitatív felhasználást megnehezíti. Átviteli szakasz hatása a mérésre A termográfia érintés nélküli mérési módszer, a közeg melyen a sugárzás áthalad a mérést természetesen befolyásolja. A leggyakoribb közeg melyen a mérendő sugárzás áthalad a levegő. A levegő esetén az infravörös sugárzás átvitelét a vízpára és a szén-dioxid csökkenti: 7. ábra - levegő transzmissziós tényezője a hullámhossz függvényében (10 m, 25 C, 1013 mbar, 85% relatív páratartalom) A levegő áteresztő képessége a hullámhossztól nagy mértékben függ. A jó áteresztő képességekkel rendelkező hullámhossz tartományokat satírozott területek atmoszférikus ablakoknak is szokás nevezni. Az infravörös érzékelőket érzékelési tartománya ennek megfelelően az atmoszférikus ablakok hullámhossztartományában helyezkedik el. Az infratelevízió használhatóságának értékelése Az infratelevízió a gyakorlati esetekben csak a hőmérsékletmező jellegének láthatóvá tételére alkalmas, kvantitatív felhasználása széleskörű. A felhasználások között találunk katonai (kutatás mentés, határvédelem, partok őrzése, légi célpont meghatározása, stb.) és polgári alkalmazásokat is (természeti jelenségek kutatása, orvosi felhasználások, kazánok vizsgálata,

7 épületek hő-veszteség elemzése, elektronikai hibafelderítés, stb.). Egy ház veszteségelemzésére mutat példát a 7. ábra. 8. ábra - ház veszteségfelmérése a hőmérséklet mérésével A konkrét hőmérséklet meghatározás csak ritkán valósítható meg, mert az emissziós tényező eloszlás, anyagminőség eloszlás, felületi minőség hatásának és a sugárzás irányfüggésének ismerete szükséges hozzá. 9. ábra 1, vagyonvédelem 2, gépészeti diagnosztikája 3, orvostechnika

8 SCHLIEREN TECHNIKA A Schlieren jelenség Schlieren jelenség alatt optikai inhomogenitásokon áthaladó fénysugarak irányváltozását értjük. Az optikai inhomogenitás önmagában tág fogalom, kialakulhat szilárd testeknél pl.: felületi egyenetlenségeknek köszönhetően, vagy gáznemű közegeknél pl.: a sűrűség rohamos változása esetén. Az optikai inhomogenitásokban közös, hogy a rajtuk való áthaladás során az eltérülő fénysugarak miatt a képtorzulás alakul ki. Az 10. ábrán látható esetben egy autó tetején kialakult termikus határréteg okozza a Schlieren jelenséget, ami a háttérben látható rács párhuzamos vonalait eltorzítja. A jelenség összetett, de némely esetben jól leírható törvényszerűségek szerint megy végbe, ezért a Schlieren módszerek fizikai jelenségek megmutatására és számszerűsítésére is alkalmasak (kvalitatív és kvantitatív felhasználás). Fizikai háttér 10. ábra - Termikus határréteg autó tetején [3] Tekintsünk valamilyen közeget, melyben a törésmutató eloszlása nem konstans, hanem folyamatosan változik. Ekkor a törésmutató mező változása grad (n) vektorral, vagyis a törésmutató mező gradiensével jellemezhető. Ha egy fénysugár egy ilyen folytonosan változó törésmutatójú közegrészen halad át, akkor adott pontban egy R sugarú görbe pályára áll rá a 11. ábrán látható módon.

9 R görbületi sugárra írható: 1 grad( n) = sinϕ R n Az eltérülési szög értelmezése 11. ábra - Fénysugár elhajlása folytonosan változó törésmutatójú közegben Ha egy fénysugár x távolságot tesz meg egy grad(n) -nel jellemzett, folytonosan változó törésmutatójú közegben, akkor az eltérülési szög a görbe vonal érintője és a zavartalan fényterjedéshez tartozó egyenes által bezárt szög: ε (lásd. 12. ábra). 12. ábra - Az eltérülés szögének értelmezése A törésmutatót befolyásoló fizikai jellemzők A törésmutató általában függ a fény hullámhosszától; a közeg melyen a fény áthalad hőmérsékletétől, nyomásától és anyagi minőségétől, keverék esetén a komponensek koncentrációjától. n = n( λ, T, p, ρi ) Adott anyagi minőség esetén a törésmutató a sűrűségtől függ. A gázokra vonatkozó állapotegyenletek figyelembevételével az állapotegyenlet egyértelmű összefüggést teremt a sűrűség, a nyomás és a hőmérséklet között a törésmutató változása a hőmérséklet és nyomásváltozást is mutatja. n = n ρ p, T = n p, T ( ( )) ( )

10 A törésmutató hőmérséklet és nyomásfüggésének leírásában igen fontos a Gladstone Dale összefüggés: n 1 = konst ρ p Az ideális gáztörvényt ugyanazon anyag két állapotára felírva ρ T ρ T = p 0 ρ0 p0 T Behelyettesítve a Gladstone Dale egyenletet, írható: 1 n T T n p 0 = 0 1 p0 Izobár folyamatnál ( ) p 0 p T n 0. p0 T 0, illetve: = ( n 1) + 1 p = : = konst 2 : T0 n T = ( n0 1) + 1 T A 13. ábrán atmoszférikus nyomású levegő törésmutatójának hőmérsékletfüggése látható. Megfigyelhető, hogy a hőmérséklet emelkedésével a görbe ellaposodik, ami egy a törésmutató hőmérsékletfüggésére alapozó mérés érzékenységét magas hőmérséklettartományban lerontja. 13. ábra - Atmoszférikus nyomású levegő törésmutatója a hőmérséklet függvényében Párhuzamos sugármenetű Schlieren berendezések Egy párhuzamos sugármenetű Schlieren berendezés egyszerűsített sémáját mutatja az 14. ábra.

11 14. ábra - Schlieren berendezés vázlata R - Rés O1,O2 - Schlieren objektívek S - Tárgy B - Blende (kés) S - Vetítés síkja A fényforrás képét egy kondenzor lencserendszer egyesíti R rés helyén. R rés fényforrásnak tekinthető. O 1 és O 2 azonos kiképzésű lencséket jelölnek, így az O 1 O 2 lencserendszer az R rés éles képét hozza létre O 2 fókuszsíkjában (ez a sík megegyezik B kés síkjával). A fénysugarak a továbbiakban egy vetítőlencsén haladnak át, amely S tárgy képét hozza létre S megfigyelési síkban. Az R rés adott pontjából kiinduló fénysugarak O 1 -en áthaladva párhuzamos sugarakat alkotnak. Tekintve, hogy ez R bármely pontjára igaz belátható, hogy párhuzamos sugárnyalábokat kapunk (15. ábra). 15. ábra - Párhuzamos sugárnyalábok kialakulása A 4. ábrából leolvasva a párhuzamos sugárnyalábok maximális szögeltérése: s max = tan 1 s 1 γ, ami kis szögekre: γ max = f 1 f1 Tekintsük R rés hosszabbik élét a lap síkjára merőlegesnek (3. ábra). O 2 fókuszsíkjában helyezzük el B Schlieren blendét (kés) úgy, hogy a blende éle párhuzamos legyen a rés hosszabbik élével (s 1 a rés rövidebbik éle). A B blendét felfelé mozgatva R rés képéből egyre nagyobb részt takar ki, míg végül teljesen ki nem takarja. A kitakarásnak megfelelően S ernyőn a megvilágítás erőssége egyenletesen az ernyő bármely pontjában egyformán csökken.

12 Tegyünk S tárgy helyébe egy olyan síkot, amely csak egy pontban (P) képes a fénysugarakat átereszteni. Ebben az esetben a P ponton áthaladó fénysugarak egy γ szögű fénykúpot alkotnak. A fénykúp sugarai a párhuzamos fénysugarakból kerülnek ki, minden irányhoz tartozó sugárnyalábból egy-egy. Ennek a fénykúpnak is egy s 1 szélességű rés a képe B blende síkjában, a fénysugarak S ernyőn egy pontban (P ) egyesülnek. Tehát a vizsgált térrész, vagy tárgy egy pontjának képe a leképzésben szintén pont. Ha a P pontban a fénysugarak iránya Schlieren következtében megváltozik, a rés képe eltolódik annak megfelelően, hogy az eltolódás a blende élével párhuzamosan felfelé, vagy lefelé történt. Ha a réskép lefelé tolódik el, akkor a blende annak egy részét kitakarja, a létrejövő P képpont megvilágításának erőssége csökken. Mivel ez érvényes P síkjának bármely pontjára a Schlieren helyek egy időben mutathatók ki. A Schlieren blende alaphelyzetét alkalmasan megválasztva Schlierentől mentes körülmények között a résképet részben már kitakarja a blende élére merőleges irányban az elhajlások mindkét irányban kimutathatók. Azon pontok megvilágítása, amelyek a blende él felé hajlottak el gyengébb lesz az alap megvilágításhoz képest míg amelyek az ellenkező irányban térültek el, azoké erősebb. A blende élével párhuzamos elhajlásokra a megvilágítás erőssége nem változik, így azokra a rendszer érzéketlen. Ezért a gyakorlatban két rés és vele párhuzamos állású blende állás mellett kell felvételeket készíteni. Célszerű a két állást úgy megválasztani, hogy azok egymással derékszöget zárjanak be. Az eltérülési szög a kés pozíciójának és a Schlieren objektívek fókusztávolságának ismeretében számítható. Méréshatár, érzékenység A méréshatár vizsgálatánál azt kell tudnunk, hogy mekkora az a legnagyobb eltérülési szög, amit a rendszer még ki tud mutatni. A 16. ábra alapján belátható, hogy ha a rés képe s 1 mértékben eltérül, akkor a kitakarás teljes, további eltérülés ebben az irányban már nem okoz változást a megvilágítás erősségében. 16. ábra - a, Nincs kitakarás b, Teljes kitakarás Közelítőleg írható: s1 δ max az adott készüléken mérhető legnagyobb szögelhajlás. f 2 A fenti egyenletből látható, hogy a méréshatár s 1 változtatásával változtatható (pl. növelhető, ha a kialakult Schlieren képen a teljes kivilágosodás, vagy teljes elsötétedés kialakul, lásd 17. ábra). Fontos ugyanakkor megjegyezni, hogy a rés változtatása hatással van az érzékenységre is.

13 Az érzékenység azt a minimális változást jelenti, amit egy módszerrel már észlelni lehet. Esetünkben ez a minimális eltérülési szög, amit tételezzünk fel a legnagyobb eltérülési szög p százalékának: pδ max δ min 100 Az érzékenység δ min reciproka: f 2 E = δ min p s1 Látható., hogy s 1 résméret növelésével az érzékenység csökken. Mérési stratégiák 17. ábra - A vizsgált termikus határrétegben teljes elsötétedés alakult ki Szimmetrikus jelenség, teljes eltérülés nem jön létre blende pozíció középen Szimmetrikus jelenség, teljes eltérülés jön létre blende középső pozícióban, résméret növelése ha a résméret tovább nem növelhető, akkor a blendét a középső pozícióból el kell mozdítani, ekkor a jelenség egyik oldala deríthető fel Nem szimmetrikus jelenség, teljes eltérülés jön létre a blendét a középső pozícióból el kell mozdítani olyan irányban, hogy a teljes eltérülés csökkenjen (a teljes elsötétedés világosodni, a teljes kivilágosodás sötétedni kezd, lásd 18. ábrán a 17. ábrán látható esetet)

14 A tanszéki Schlieren berendezés 18. ábra - Termikus határréteg képe a blende elmozdítása esetén A tanszéki Schlieren berendezés vázlata a 19. ábrán látható. A fényforrás higanygőz lámpa, a rés és a kés pozíciója precízen állítható. A Schlieren objektívek átmérője 80 mm, ez a vizsgálható térrész méretének felső korlátja. Mérés menete 1, 2, 19. ábra - A tanszéki Schlieren berendezés vázlata (Schlieren Aufnahmegerät 80) 1 - Fényforrás 2 - Kondenzor 3 - Rés 4,6 - Schlieren objektívek 5 - Vizsgálandó tárgy 7 - Blende 8 - Fotó objektív 9 - Vetítő objektív 10 - Mattüveg/vetítés helye 11 - Eltérítő tükör 12 - Leképező objektív 13 - Mattüveg/kés pozíciójának ellenőrzése égő begyújtása, bemelegítése vizsgálandó tárgy elhelyezése a vizsgálótérben

15 3, 4, 5, precíz elhelyezésről gondoskodni kell (párhuzamosság, merőlegesség). Ehhez a látómezőt élesre kell állítani. megfelelő résvastagság kiválasztása, a rés pozíciójának beállítása ez a vizsgálandó jelenség előzetes átgondolását igényli. A tipikus réspozíciók: függőleges, vízszintes. a kés réssel való párhuzamosságának beállítása kés pozíciójának beállítása tipikus késpozíció: középső ( a kés Schlieren mentes esetben a rés képének felét takarja ki) Színes Schlieren felvételek Lehetőség van a rés (19. ábra 7) helyére színes illetve csíkos diát elhelyezni (lásd. 20. ábra). 20. ábra - Schlieren berendezéshez használható színes dia A színes dia használata esetén, ha üres vizsgálótér mellett a dia pozícióját változtatjuk, akkor feltéve, hogy a rés legfeljebb olyan vastag, mint a dián lévő csíkok vastagsága egységes színű, alap megvilágítású képet kapunk. Az ekkor látható 0 eltérülésű fénysugarakhoz tartozó szín színt alapszínnek nevezzük. Ha a vizsgálótérben Schlieren tartalmú tárgyat, vagy közeget helyezünk el, akkor az eltérülések eredményeként különböző színű zónák jönnek létre a leképzés során. Ekkor az eltérülési szög a színes dia csíkjainak vastagságából és a szín sorrendből számítható ki. Színes képre mutat példát a következő ábra: 21. ábra - Rakétamodell körüli áramlás szemléltetése színes Schlieren technikával [4]

16 22. ábra - Turbinalapátok közötti áramlás szemléltetése színes Schlieren technikával [5] 23. ábra - Lökéshullámok lövedék körül [6]

17 BUNSEN LÁNGOK Gáznemű égési formák felosztása A gáznemű anyagok égését két alapvető csoportba sorolhatjuk: 1, előkevert lángok (premixed flames) a tüzelőanyag és oxigén összekeverve éri el a reakciózónát. Ha az áramlás nem turbulens erre az égésfajtára vékony reakciózóna (lángfront) jellemző. 2, 24. ábra Bunsen láng diffúziós lángok (non premixed, diffusion flames) a tüzelőanyagot és oxigént különkülön vezetjük a reakciózóna közelébe. A keveredés diffúzió és turbulencia útján jön létre. 25. ábra - A gyertya lángja tipikus diffúziós láng [7]

18 Előkevert láng szerkezete Az előkeveredési zónához közeledve a keverék előmelegszik, majd a reakciózónát elérve hőmérséklete hirtelen megnő. A hőmérséklet és reakciósebesség jellegét mutatja a következő ábra: 26. ábra Előkevert láng felépítése, hőmérséklet és reakciósebesség eloszlás A Bunsen láng felépítése az alábbi ábrán látható. Ha a tüzelőanyag túl sok, akkor a környezeti levegővel keveredve egy második lángfrontban ég el. 27. ábra - Bunsen láng felépítése

19 28. ábra - Áramlási és lángterjedési sebesség egyensúlya stabil lángban A Schlieren felvételeken a belső kúp jól látható. Feltételezve, hogy a belső lángfront alakja kúpos (nem forgási paraboloid) a Schlieren felvételből meghatározható a lángterjedési sebesség a 28. ábra felhasználásával. Ekkor ugyanis felírható a lángterjedési sebesség és az áramlási sebesség lángfrontra merőleges komponensének egyensúlya a fél-kúpszög segítségével: Λ = v sin α. ( ) Λ - Lángterjedési sebesség [m/s] v - Átlagsebesség [m/s] Az égés levegőszükséglete Az égés elméleti levegőszükséglete elemi, tökéletes égési reakciók összességeként írja fel egy tüzelőanyag égését. Ezeket az egyenleteket sztöchiometriai egyenleteknek nevezik. Például a metán (CH 4 ) sztöchiometriai egyenlete a következő: CH O2 + 2 N 2 CO2 + 2 H 2O + 2 N Fontos megjegyezni, hogy nem oxigénnel, hanem levegővel égetünk, így a levegő N 2 tartalmát is figyelembe kell venni. Az egyenletben anyagmennyiség szerepel (mól), ugyanakkor feltételezve, hogy a kiinduló anyagok és reakció termékek azonos nyomáson és hőmérsékleten vannak jelen a rendszerben ezek az arányok térfogat arányt is jelentenek. Az egyenletből kiszámítható, hogy egységnyi mennyiségű tüzelőanyaghoz mennyi levegőre van szükség. Ez a kifejezés az elméleti levegőszükséglet. Értéke az előző példa alapján (O 2 és N 2 együtt): 3 79 m levegı L 0 = = m tü. a. Az elméleti levegőszükséglet felhasználásával bevezethető a légfelesleg tényező, ami azt mutatja meg, hogy az elméletileg szükségeshez képest mennyi levegőt juttattunk az égéshez: λ = L L 0 λ - Légfelesleg tényező L - Égéshez vezetett levegő mennyisége [m 3 ],[m 3 /s] L 0 - Elméleti levegőszükséglet [m 3 ],[m 3 /s] λ > 1 esetén a keverék az elméletileg szükségesnél több levegőt tartalmaz (tüzelőanyagban szegény), λ < 1 esetén pedig kevesebbet (tüzelőanyagban dús). A légfelesleg tényező a tüzeléstechnikában az egyik legalapvetőbb és egyben legfontosabb fogalom. Az égés jellemzőit (lángterjedési sebesség, károsanyag képződés) a légfelesleg tényező

20 függvényében szokás megadni. A lángterjedési sebesség légfelesleg függésére mutat példát a következő ábra: Lángterjedési sebesség [cm/s] Légfelesleg [-] 29. ábra Földgáz lángterjedési sebessége a légfelesleg függvényében [8] Felkészülést segítő kérdések Infratelevízió 1, 2, 3, 4, 5, 6, Schlieren 1, Mit mér az infrakamera érzékelője? Rajzolja fel jellegre helyesen a fekete test sugárzási intenzitását több hőmérsékleten a hullámhossz függvényében! Mutassa meg a különbséget a fekete, szürke és színes testek között, definiálja az emissziós tényezőt! Válaszához készítsen vázlatot (intenzitás hullámhossz diagram)! Sorolja fel, hogy egy általános infratelevíziós mérés során milyen sugárzás éri az érzékelőt! Készítsen vázlatot! Sorolja fel, hogy milyen jellemzők ismerete szükséges ahhoz, hogy egy infratelevíziós képet hőmérsékletmérésre fel lehessen használni! Értékelje az infratelevízió használhatóságát (kvalitatív / kvantitatív felhasználás), soroljon példákat megvalósult alkalmazásokra! Mi a Schlieren jelenség?

21 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, Milyen összefüggés van egy folytonosan változó törésmutatójú közeg törésmutatójának gradiense és a rajta áthaladó fénysugár pályájának görbületi sugara között? Készítsen ábrát! Fejezze ki az eltérülési szöget, mint a zavartalan fényterjedés irányában mért x távolság és R görbületi sugár függvényét! Készítsen magyarázó ábrát! Adott gáz milyen jellemzőitől függ a törésmutató? Írja fel egy gáz két állapota között (referencia és tetszőleges állapot) a törésmutatók, nyomások és hőmérsékletek viszonyát! Vázolja fel egy Schlieren berendezés szerkezetét, sorolja fel legfontosabb elemeit, röviden magyarázza működését az ábra segítségével! A rés méretének növelésével hogyan változik a Schlieren berendezés mérési tartománya és érzékenysége? Hogyan célszerű pozícionálni a kést, ha szimmetrikus jelenséget kívánunk vizsgálni és nem számítunk túl nagy eltérülésekre? Miben különböznek a színes Schlieren felvételek a hagyományos (monokróm) felvételektől (mi mutatja az eltérülés mértékét)? Tüzeléstechnika 1, 2, 3, 4, 5, Mi jellemző az előkevert égésre? Vázolja fel egy előkevert, lamináris láng szerkezetét! Milyen megfontolás alapján számítható a lángterjedési sebesség? Milyen egyenletek a sztöchiometriai egyenletek? Mit fejeznek ki ezek az egyenletek? Mi az elméleti levegőszükséglet? Mi a légfelesleg tényező? HIVATKOZÁSOK [1] DR. GRZEGORZ RUDOWSKI: Az infratelevízió és alkalmazásai, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, [2] [3] GARY S. SETTLES: Schlieren and Shadowgraph Imaging in the Great Outdoors, Proceedings of PSFVIP-2, Honolulu, USA, May 16-19, [4] [5] [6] [7] [8] Kovács Viktória: