Comparación del muestreo de especies químicas en zonas reactivas mediante el uso de sonda con y sin cuello sónico

Abstract

RESUMEN: El análisis de los productos de combustión en las zonas de reacción y al interior de cámaras de combustión requiere, con respecto a las medidas efectuadas en chimeneas, de equipos y de métodos particulares de muestreo. Así por ejemplo, en las zonas donde hay presencia de llama se deben utilizar dispositivos experimentales no intrusivos, tales como las técnicas láser, o intrusivos como las sondas de muestreo. El empleo de los primeros implica altos costos mientras que el de los segundos deben garantizar que las reacciones de combustión no continúen al interior de la sonda pues de lo contrario se producen errores importantes en la medición. En este trabajo se presenta una comparación de los resultados obtenidos al realizar muestreos al interior de la zona de reacción de una llama de premezcla parcial empleando dos tipos de sondas: una con cuello sónico y enfriamiento convectivo de la muestra y la otra constituida simplemente por un tubo en acero inoxidable para identificar si existen efectos térmicos y cinético-químicos que generen diferencias en la medición de las especies mayoritarias. Los resultados muestran que al emplear una sonda con un tubo liso se estarían presentando errores en las mediciones de CO2 y CO cercanos al 7,0% y en las de O2 superiores al 14%.

ABSTRACT: The analysis of combustion products inside flames reaction zones and combustion chambers requires special equipment and methods of sampling compared to measurements made in chimneys. For example, non-intrusive experimental devices, such as laser techniques, or intrusive ones, such as sampling probes, should be used in zones where a flame is present. The use of the first ones means high costs, while the second ones must guarantee that the combustion reactions do not continue inside the sample probe; otherwise significant errors occur in the species measurements. To identify whether there are thermal and chemical kinetic effects that produce differences in the major species measurement, this paper presents a comparison of sampling results inside the reaction zone of a partially premixed flame when two types of sample probes are used: one with a sonic neck and a convective cooling of the sample, and another made just of a straight stainless steel tube. The results show that when using a straight tube there are errors in CO2 and CO measurements up to 7.0%, and errors in O2 measurements above 14%.