Name: Metodología experimental para la estimación de los flujos de calor local y de la quema Tarifas en Steady laminar límite de una capa de difusión de las llamas (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 29 s
Description: Aprende a medir gradientes de temperatura local en llamas de difusión laminar usando microtermopares. Este método permite estimar tasas de combustión y flujos de calor con precisión en ciencias del fuego.

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Los autores desean agradecer el apoyo financiero para este trabajo de la Fundación Minta Martin de la Universidad de Maryland, College Park.

1. Planificación de Experimentos <ol><li> Siga las instrucciones y precauciones de seguridad antes de entrar en el laboratorio de investigación de incendio o explosión. El entrenamiento de seguridad se requiere generalmente para los nuevos usuarios. </li><li> Programar sus experimentos con antelación para llevar a cabo las pruebas requeridas. Tenga en cuenta los detalles del experimento, el transporte de los combustibles requeridos y el equipo necesario. </li><li> Identificar los experimentos de combustibles líquidos o sólidos de interés. Preparar los materiales en consecuencia. </li></ol> 2. Preparación de Materiales e Instrumentación <ol><li> Para los experimentos de combustibles líquidos, preparar una mecha de combustible de material incombustible poroso (lana de silicato alcalinotérreo). Los experimentos anteriores han utilizado 4-6 8 cm x 8 cm x 1,27 cm para las pruebas de convección libre y 10 cm x 10 cm x 1,27 cm láminas gruesas para las pruebas de convección forzada. <ol><li> Hornear la mecha combustible dado por aproximadamente 20 min mediante su exposición a una llama de difusión de una antorcha de propano con el finpara quemar los aglutinantes orgánicos dentro de la mecha. </li><li> Con el fin de eliminar las fugas del combustible líquido desde los lados de la mecha, aplicar generosamente silicato de sodio líquido con una jeringa que cubre todas las caras de la mecha, excepto la cara superior. </li><li> Proteger a todos, pero la cara superior de la mecha con papel de aluminio. Utilice un adhesivo de alta temperatura para pegar el papel de aluminio para los lados de la mecha. </li></ol></li><li> Para los experimentos de combustible sólido, cortar una hoja del combustible sólido. En anteriores experimentos de convección libre, 2 a 8 cm x 8 cm x 1,27 cm de espesor de hoja de un metacrilato de metilo fundido transparente (PMMA) se ha utilizado. </li><li> Cortar una ranura en una hoja de tablero de aislamiento de fibra cerámica igual al tamaño de la muestra de combustible en el que para montar posteriormente la muestra. A menudo, utilizar el mismo porosa no combustible como la mecha de combustible; Sin embargo sellarlo con pintura negro mate de alta temperatura. </li><li> Compruebe el hardware de adquisición de datos dada y software. Abra el software y comprobar el estado de ánimoalgoritmo de asignación tura antes de llevar a cabo las pruebas requeridas. </li></ol> 3. Preparación de la configuración experimental <ol><li> Colocar una vista lateral de la cámara SLR digital, de manera que quede alineada con el eje central del combustible y lo suficientemente lejos para que la vista lateral completa de la llama dada es capturado. <ol><li> Por convección forzada llamas, una imagen de campo de vista en el centro de la muestra de combustible con una superficie de 16 cm x 8 cm para el cálculo de la distancia de separación de la llama en la zona de pirólisis. </li></ol></li><li> Coloque el mecanismo transversal por encima de la muestra de combustible. Adjuntar un alambre de diámetro micro termopar 50 micras para el eje horizontal del mecanismo transversal con cuidado. </li><li> Encienda el controlador de motor paso a paso programable. </li><li> En el caso de los experimentos de flujo forzado, encienda el ventilador centrífugo del túnel de viento. </li><li> Ajustar el controlador de ancho de pulso modulación (PWM) a una frecuencia de 7.000 Hz con ajustes de potencia ranging del 16% al 50% para diferentes velocidades del ventilador, verificados con un anemómetro de hilo caliente. </li><li> Use gafas de seguridad y guantes de la mano resistentes al fuego antes de proceder con la prueba. </li><li> Durante cada prueba, remoje la mecha con combustible líquido (metanol o etanol) hasta su punto de saturación. Para un cm x 8 cm x 1,27 cm mecha 8 de espesor, 90 ml fue suficiente para absorber totalmente la mecha usando dos jeringas 60 ml mientras que para un 10 cm x 10 cm x 1,27 cm de espesor de la mecha, se encontró que 120 ml es suficiente. </li><li> Coloque la placa de mecha combustible empapado en combustible sólido / con cuidado en el soporte de combustible-mecha. Compruebe la lisura de la superficie de la mecha combustible con un calibre angular. </li><li> Abra el software de balance de masa y compruebe la configuración de la interfaz USB. Comprobar el balance de masa y tomar nota de su lectura antes de la prueba. </li></ol> 4. Los experimentos se ejecutan en un laboratorio de combustión o fuego <ol><li> Garantizar una ventilación adecuada de la instalación experimental mediante la activación de los gases de escape después de completar cada serie de experimentos. mixhaust debe ser lo más mínimo o aislados como sea posible durante los experimentos para ayudar a eliminar las perturbaciones del flujo. </li><li> Antes de que se encendió una muestra, calibrar la cámara digital, vista lateral al tomar una foto de una hoja de papel cuadriculado o una regla que está alineado a lo largo del eje central de la superficie del combustible. Obtener un recuento promedio de píxeles / mm a partir de las imágenes de calibración. Utilice este valor de píxeles / mm durante el procesamiento posterior de las imágenes (para la creación de la escala de medición en ImageJ). </li><li> Encender el combustible con un soplete de propano, momentáneamente tocarlo para una mecha combustible líquido y pasar la llama de manera uniforme sobre la superficie de 50 a 60 seg con un combustible sólido. </li><li> Hora de inicio experimental inmediatamente después del encendido uniforme. Use un cronómetro para indicar el tiempo de combustión. </li><li> Pulse el botón de adquisición de datos en el software de balance de masa. </li><li> Monitorear la pérdida de masa de la mecha encendida durante un intervalo de tiempo y escribirla en un archivo de medición. Utilice el software de balance de masa para la gada propósito. </li><li> Repita los pasos 4.3 a 4.6 para múltiples pruebas en las mismas condiciones para asegurar la repetibilidad. </li><li> Use la pérdida de masa frente a la curva de tiempo para determinar el régimen de la quema constante, donde un ajuste lineal de la pérdida de masa tiene un alto valor R 2. </li><li> Para combustibles sólidos inestables, grabar muestras en incrementos de 50 segundos personalizado de ignición al agotamiento de regresión para medir la superficie (por ejemplo, durante 50 segundos, 100 segundos, 150 segundos, etc.). </li><li> Corte quemado combustibles sólidos a lo largo de la línea central después de enfriar durante las pruebas de regresión. </li><li> Tome vista lateral fotografías de combustibles sólidos y reducir la carga en ImageJ. Medir la regresión en lugares sentido de la corriente mediante la conversión de píxeles hasta cm con una regla. Paso a paso el procedimiento para procesar una imagen dada en ImageJ aparece a continuación. <ol><li> Abrir vista lateral fotografía de la muestra de combustible sólido en ImageJ través Seleccione Archivo → Abrir imagen. </li><li> Abra la imagen de calibración (con regla) de la muestra de combustible sólido en ImageJPor Seleccione Archivo → Abrir calibración de la imagen. </li><li> Apilar hasta la imagen de muestra de combustible sólido imagen de calibración y. Ir a Imagen → Pilas → Imágenes para apilar. </li><li> Ajustar la escala de medición: trazar una línea entre dos puntos de distancia conocida como una regla en la fotografía. Ir a → Analizar para fijar la escala. En la ventana Establecer la escala de la longitud de la línea, en píxeles, se mostrará. Escriba la distancia conocida y unidades de medida en las casillas correspondientes y haga clic en OK. </li><li> Dibuje una línea nueva y confirme que la escala de medición es correcta. </li><li> Medir la distancia entre dos puntos en la fotografía muestra dada: Dibuje una línea entre dos puntos. La barra de estado mostrará el ángulo (de horizontal) y la longitud. Analizar → Medida (o Ctrl + M o simplemente escriba en el teclado M) transfiere los valores a una ventana de datos. </li><li> Medir la regresión en cada ubicación de sentido de la corriente x midiendo el espesor de la muestra de quemado y restarlo de la iespesor nitial de la muestra. </li></ol></li><li> Tenga en cuenta el intervalo de tiempo durante el cual la superficie de los combustibles sólidos permanecen aproximadamente plana y usar para el mapeo de la temperatura, o los ajustes de posiciones de termopar realizados para compensar las regresión superficie. </li><li> Establecer el intervalo de temperatura de mapeo para capturar mediciones durante el régimen de quema constante, aproximadamente 150 segundos para el PMMA sólida y 400 seg para mechas líquidas empapado. Establecer el intervalo de temperatura de mapeo basado en el intervalo de tiempo de combustión estable de combustibles líquidos y sólidos. Un tamaño de paso recomendado cerca de la superficie es de 0,25 mm 4-6. </li><li> Alinear un termopar micro cuidadosamente con la superficie del combustible utilizando un UniSlide XY. Coloque el termopar dado en el centro de la anchura de la muestra. </li><li> Mueva el termopar micro cuidadosamente al borde de ataque de la mecha de combustible mediante el UniSlide XY. </li><li> Ejecutar un programa de adquisición de datos en un ordenador y leer el algoritmo de escaneo de rejilla de una carpeta en el desktop. Nota: Una vez que el experimento está en marcha, la recopilación de datos es automática, y el usuario sólo tiene que supervisar para asegurarse de que el experimento va según lo previsto. </li><li> El uso de un programa de adquisición de datos en un ordenador, la adquisición de datos y escribir en un archivo de medición. Nota, las tasas de muestreo de 100 a 500 4-5 6 Hz fueron utilizados en experimentos anteriores. </li><li> Cuando haya terminado, apagar la llama. Apague el controlador PWM y desconecte el cable de alimentación del ventilador de la toma eléctrica VAC 3 fases 240. </li><li> Desactivar el controlador del motor paso a paso. </li><li> Repetir los pasos 04/12 a 04/18 para los experimentos adicionales en condiciones de flujo similares o diferentes con la misma termopar. Un mínimo de 5 pruebas debe repetirse para cada condición de flujo dada (por ejemplo, velocidad de flujo forzado o la orientación vertical). </li><li> Repetir los pasos 4.12 a 4.18 para un termopar micro 75 micras. Traverse dos termopares (50 micras y 75 micras de diámetro) de alambre a lo largo del same ruta en el centro de la llama para las correcciones de radiación precisos. termopares más pequeños pueden también ser utilizados, sin embargo la rotura menudo producido por los cables por debajo de 50 micras. </li></ol> Análisis 5. Datos <ol><li> Leer los datos procesados ​​desde el archivo LVM en Matlab u otro software analítico. </li><li> La media de los datos de temperatura en cada punto espacial a partir de diferentes pruebas. </li><li> Calcula una corrección de radiación a partir de datos de termopar promediados en cada ubicación de sentido de la corriente, después de la correlación de Collis y Williams 10 se describe en detalle a continuación. </li><li> Calcular las mediciones de temperatura compensada mediante la adición de la corrección de los datos de temperatura de radiación primas. </li><li> No dimensionar los datos de temperatura y ubicación espacial. </li><li> Ajustar los datos de temperatura no dimensionales en la superficie del combustible con un ajuste polinómico de orden superior apropiado usando un algoritmo de ajuste de curva en Matlab u otro software dedicado. 4 a 6 puntos cercanos a la superficiese han encontrado para trabajar bien en los estudios anteriores 4-6. </li><li> Calcular los gradientes de temperatura no dimensionales normales a la superficie del combustible de la pendiente de la orden superior ajuste polinómico para la distribución de temperatura no dimensional en la superficie de combustible (y = 0). </li><li> Calcular la tasa de quema masiva locales a partir del correspondiente gradiente de temperatura adimensional local en la superficie de combustible que utiliza una correlación teórica basada en la analogía de Reynolds 4. </li><li> Calcular el flujo de calor por convección desde el gradiente de temperatura en la superficie de la 5-6 combustible. </li></ol>

<ol><li>Babrauskas, V., Peacock, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heat+release+rate%3A+the+single+most+important+variable+in+fire+hazard%5BTitle%5D)+AND+%22Fire+Safety+J%22%5BJournal%5D)">Heat release rate: the single most important variable in fire hazard.</a> Fire Safety J. 18 (3), 255-272 (1992).</li>
<li>Pagni, P., Shih, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excess+pyrolyzate%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Combust.+Inst%22%5BJournal%5D)">Excess pyrolyzate.</a> Proc. Combust. Inst. 16 (1), 1329-1343 (1977).</li>
<li>Orloff, L., Modak, A. T., Alpert, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Burning+of+large-scale+vertical+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Combust.+Inst%22%5BJournal%5D)">Burning of large-scale vertical surfaces.</a> Proc. Combust. Inst. 16 (1), 1345-1354 (1977).</li>
<li>Singh, A. V., Gollner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+local+mass+burning+rates+for+steady+laminar+boundary+layer+diffusion+flames%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Combust.+Inst%22%5BJournal%5D)">Estimation of local mass burning rates for steady laminar boundary layer diffusion flames.</a> Proc. Combust. Inst. 35 (3), 2527-2534 (2015).</li>
<li>Singh, A. V., Gollner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+methodology+for+estimation+of+local+heat+fluxes+in+steady+laminar+boundary+layer+diffusion+flames%5BTitle%5D)+AND+%22Combust.+Flame%22%5BJournal%5D)">A methodology for estimation of local heat fluxes in steady laminar boundary layer diffusion flames.</a> Combust. Flame. 162 (5), 2214-2230 (2015).</li>
<li>Singh, A. V., Gollner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+burning+rates+and+heat+flux+for+forced+flow+boundary-layer+diffusion+flames%5BTitle%5D)+AND+%22AIAA+J%22%5BJournal%5D)">Local burning rates and heat flux for forced flow boundary-layer diffusion flames.</a> AIAA J. 54 (2), 408-418 (2016).</li>
<li>Collis, D., Williams, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-dimensional+convection+from+heated+wires+at+low+Reynolds+numbers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Two-dimensional convection from heated wires at low Reynolds numbers.</a> J. Fluid Mech. 6 (3), 357-384 (1959).</li>
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<li>Sforza, P., Steiger, M., Trentacoste, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+on+three-dimensional+viscous+jets%5BTitle%5D)+AND+%22AIAA+J%22%5BJournal%5D)">Studies on three-dimensional viscous jets.</a> AIAA J. 4 (5), 800-806 (1966).</li>
<li>Pizzo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+observations+on+the+steady-state+burning+rate+of+a+vertically+oriented+PMMA+slab%5BTitle%5D)+AND+%22Combust.+Flame%22%5BJournal%5D)">Experimental observations on the steady-state burning rate of a vertically oriented PMMA slab.</a> Combust. Flame. 152 (3), 451-460 (2008).</li>
<li>Chilton, T. H., Colburn, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+transfer+%28absorption%29+coefficients+prediction+from+data+on+heat+transfer+and+fluid+friction%5BTitle%5D)+AND+%22Ind.+Eng.+Chem%22%5BJournal%5D)">Mass transfer (absorption) coefficients prediction from data on heat transfer and fluid friction.</a> Ind. Eng. Chem. 26 (1), 1183-1187 (1934).</li>
<li>Silver, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+the+Reynolds+analogy+to+combustion+of+solid+fuels%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Application of the Reynolds analogy to combustion of solid fuels.</a> Nature. 165, 725-726 (1950).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El objetivo de esta investigación fue desarrollar una nueva metodología para la estimación de las velocidades de combustión de masas locales, tanto para combustibles líquidos y sólidos bajo una variedad de condiciones de flujo de campo. El estudio se analizaron dos casos, una convección libre llama de difusión de la capa límite y las llamas de difusión capa límite de convección forzada establecidos bajo diferentes condiciones de flujo libre, el uso de combustibles líquidos o sólidos. Las velocidades de combustión locales medidos a través de mediciones de termopar de alambre fino sobre las dos mechas empapado en combustible líquido y más de losas macizas de PMMA se encontraron para que coincida con otros medios de estimación de regresión, es decir, las mediciones de combustible. Estos gradientes de temperatura cerca de la superficie del combustible se determinaron utilizando una correlación en base a la analogía Reynolds 12-13 que, mientras que requiere constante, la combustión laminar, funcionó muy bien para las muestras a pequeña escala, en última instancia resulta en datos dentro de 15% de precisión para la media de los resultados y mucho más por measurem localesentos 4-6. El factor de correlación para estas mediciones de la tasa de pérdida de masa locales depende de la cantidad de transferencia de masa del combustible Spalding representativa y otras propiedades termofísicas de combustible que se puede calcular a priori. Los resultados sugieren que esta técnica puede ser útil para extraer estas cantidades y entender la quema de combustibles de pequeña escala con mayor detalle en el futuro. Otros estudios en la literatura han ampliado la obra representativa aquí incorporación de simulaciones numéricas 4 y experimentos con muestras orientados verticalmente, ardor libremente 4,5, y las muestras horizontalmente montado bajo vientos ambiente 6. Para estas configuraciones, los componentes de los flujos de calor también se han determinado localmente sobre la superficie del combustible utilizando la misma técnica termopar de alambre fino muy cerca de la superficie del combustible condensada. Mientras que los componentes de flujo de calor se han medido en el pasado mediante el uso de medidores embebidos, this técnica es mínimamente invasiva y ofrece una medición directa de los flujos de calor por convección, que no ha sido posible antes. Especial cuidado se debe tomar durante los experimentos de la hora de elegir las configuraciones y la configuración del aparato específicas. En estos experimentos, los termopares elegidos para el paso 3.2 que sobresale de un pequeño tubo de cerámica, manteniendo la tensión en el cable y haciendo que la ubicación del termopar relativamente fijo. El uso de un cable de termopar suspendido sobre toda la llama sin un tubo reduciría posibles perturbaciones del tubo de cerámica, sin embargo, sería que la instalación de la ubicación específica del termopar mucho más variable que el alambre tiende a expandirse, con temperaturas crecientes. A veces, los cambios en la configuración podrían inducir efectos a través de la anchura de la muestra (por ejemplo inclinando la muestra). Si la configuración se modifica a partir de las estudiadas en el pasado 4-6, en torno a 4,14 paso controles ocasionales que la temperatura de la llama meamedicio- través de la anchura de la muestra no muestran ninguna variación significativa se debe tomar (es decir, un supuesto 2-D todavía mantiene). De lo contrario, tendrá que ser puesto en marcha un sistema de mapas en 3-D. Los pasos más importantes, mientras que realizan los experimentos tienen que ver con la preparación del combustible y el uso adecuado de los termopares. Incluso ligeras desviaciones en el posicionamiento de los termopares podrían causar errores, por lo tanto, se debe tener cuidado al colocar el termopar en los pasos 3.2, 4.13 y 4.14. La mecha de combustible también debe ser colocado de manera que una superficie lo más plana posible se mantiene (paso 2.1) y todo el material de relleno debe ser al horno de mechas (paso 2.1.1). El sistema de escape, que se activa en el paso 4.1 también debe mantenerse lo más mínimo o aislado como sea posible cerca de la experimento para ayudar a eliminar las perturbaciones del flujo. Esto se debe comprobar asegurando una pequeña vela no se sopla donde la prueba se llevará a cabo (sin viento). Deflectores, pantallas, Una instalación cerrada separada o pruebas en un espacio grande se pueden utilizar para lograr esto. En la etapa 4.2, el combustible sólido se encenderá tan uniformemente como sea posible. Mientras que el soplete de propano no es la fuente más ideal para hacer esto, no se encontraron experimentos para ser sensibles a la fuente de ignición en trabajos anteriores 4-6. La sensibilidad a la fuente de ignición debe ser documentado durante los experimentos variando el tiempo o la intensidad de la exposición y la observación de los resultados en la velocidad de combustión de masa constante. Si se observa la sensibilidad de un panel radiante, alternativamente, se debe utilizar para encender muestras. Los combustibles sólidos, o cualquier combustible que no tiene un gran tamaño (&gt; 300 seg) constante región quema como se observa por las tasas de pérdida de masa debe tener mapeo temperatura tomada durante una corta región. Por ejemplo, en la etapa 4.13, se recomienda la asignación para PMMA para ser hecho cargo de la primera 150 seg, mientras que el combustible es todavía relativamente plana y la regresión superficie ha sido bien documentado. mediciones de regresión superficie pueden usar ImageJ u otro software de imagen similar para medir los píxeles de las fotografías y se convierten en longitud. Alternativamente, un micrómetro digital se puede utilizar para medir la regresión superficie de la placa sólida después de enfriarse (en cuenta la superficie de materiales &quot;burbujeo&quot;, tales como PMMA debe lijar primero). La correlación velocidad de combustión propuesto se basa en suposiciones laminares, sin embargo, se plantea la hipótesis de que esta técnica debe seguir una forma similar para la quema turbulenta de una superficie de combustible, aunque con una relación funcional modificada que debe determinarse experimentalmente. El trabajo que aquí se presenta se puede extender posteriormente a turbulento de combustión de la capa límite y las interacciones asociadas entre la turbulencia y la liberación de calor en fase gaseosa que impulsan el flujo de calor incidente a la superficie del combustible puede investigarse más a fondo. La teoría en que se basa la correlación velocidad de combustión también deja de lado la radiación. La teoría se simplifica leading a la incertidumbre en sus capacidades predictivas en circunstancias que no están cubiertos por el presente trabajo. Por ejemplo, la metodología propuesta puede no funcionar para las altas llamas deposiciones de hollín en el que el flujo de calor a la superficie es en gran parte radiativo. Para grandes llamas pared turbulentos, en los que el flujo de calor por radiación a la superficie del combustible condensada es alta, la velocidad de combustión de correlación propuesto puede o puede no funcionar. La inclusión de los efectos de la radiación en la correlación propuesta es, por lo tanto, la investigación deseable y además debe llevarse a cabo con el fin de determinar esta relación funcional. Esta área requiere mejoras en el modelo si los métodos de predicción de confianza para poder alcanzar para tales llamas.

Si bien los avances importantes se han hecho en el campo de la investigación de seguridad contra incendios durante el siglo pasado, la predicción de las tasas de propagación de la llama sigue siendo un reto para muchos materiales en diversas configuraciones. Propagación de la llama a menudo procede de cualquiera de los entornos construidos o naturales como una serie de encendidos de nuevos elementos, que emana de una fuente inicial de encendido. El conocimiento de las características de combustión de materiales inflamables individuales es fundamental para predecir estas tasas de propagación de la llama, porque esto contribuye a las tasas de calentamiento a elementos no encendida. Por tanto, la tasa de liberación de calor (HRR) de un elemento de combustible ha sido citado como la cantidad más fundamental en la investigación de incendios 1, siendo aproximadamente igual a la velocidad de combustión (pérdida de masa) del combustible de fase condensada, a saber, la velocidad de evaporación de un combustible líquido o pirólisis tasa de un combustible sólido. La velocidad de combustión se puede considerar como una medida de la inflamabilidad de un material y es un parámetro crítico en el análisis de riesgo de incendio y el diseño de sistemas de supresión de incendios. La pérdida local de masas (o quemar) la tasa, m &quot;f, de una pared vertical es, en particular, una variable importante en muchos problemas relacionados con el fuego, como la propagación de la llama en una pared, el desarrollo del fuego, y las tasas de liberación de energía dentro de un fuego envolvente, y la propagación de los penachos de humo y gas caliente Para la predicción de arriba propagación de la llama en una pared vertical, la altura de la llama debe ser calculado, que depende de la velocidad total de liberación de energía;. que, a su vez, está influenciado directamente por la tasa de pérdida de masa local, integrado por toda la zona de pirólisis de la pared 2-3. Mientras que el conocimiento de estas tasas de pérdida de masa integrados son relativamente bien conocidos, el conocimiento de los tipos de masas de leña en lugares incrementales a lo largo de una superficie de combustible no son bien conocidos porque las técnicas experimentales para medir dichas tasas son extremadamente limitados. Una técnica que ofrece este tipo de masa-quema &quot;local&quot;información podría proporcionar un mayor conocimiento de la quema de combustibles condensadas, lo que permite a los investigadores a entender mejor los mecanismos que distinguen diferentes combustibles o configuraciones de uno al otro. Como la mayoría de los materiales son evaluados por primera vez en la pequeña escala (por ejemplo, en un calorímetro de cono 1), un primer paso lógico es proporcionar una técnica para medir velocidades de combustión masiva en locales pequeños, llamas de difusión laminar sobre la superficie del combustible condensados. El trabajo que aquí se presenta se analiza la metodología experimental y protocolos para llevar a cabo experimentos en llamas laminares estables establecidos sobre superficies combustible condensado. Estimación de los gradientes de temperatura locales utilizando micro termopares es una técnica particularmente útil para la estimación de velocidades de combustión masa locales y los flujos de calor en estas llamas 4-6. Un análisis de los datos de la literatura muestra la dificultad de determinar la transferencia de calor, combustión y fricción coeficientes locales en el condenSED superficie del combustible, que son importantes para la comprensión de la física y los mecanismos subyacentes que impulsan un incendio en particular y su propagación 4-6. Los componentes de los flujos de calor, que han permanecido tal vez la propiedad incendio más bien medido en lugares locales sobre una superficie de combustible, han demostrado ser difíciles de medir. Efectos tales como la variabilidad de los combustibles, la escalabilidad flujo de calor, dificultad de lograr condiciones de estado estable y diferentes tecnologías de vía de flujo de calor han contribuido a una amplia dispersión en lugar de los datos que está disponible en la literatura 4. Las mediciones de los gradientes de temperatura locales con alta precisión ayudará a aliviar esta variabilidad y también proporcionar correlaciones de transferencia de calor que se podrían utilizar para la validación numérica de incendios pared laminares, un problema de investigación fuego canónica. Tales experimentos también son útiles en la exploración de la relación dinámica entre una superficie de combustible condensado y de fase de gas combustible en llamas laminar y la capa límite turbulentas. Métodos para capturar con precisión estos gradientes de temperatura de una manera precisa y repetible se describen a continuación.

<table><tbody><tr><td colspan="4"><fuerte>Termopares con conectores y abrazaderas</fuerte></td></tr><tr><td>Calibre fino sin funda T/C</td><td>P13R-002</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>Microtermopares de alambre fino (tipo R)</td></tr><tr><td>Calibre fino sin funda T/C</td><td>P13R-003</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>Microtermopares de alambre fino (tipo R)</td></tr><tr><td>Redondo cerámico de 2 agujeros - 5 pk</td><td>TRX-010364-6</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>Tubos cerámicos para sujetar los termopares de alambre fino</td></tr><tr><td>Cable de extensión de termopar</td><td>EXTT-RS-24-100</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>Cable de extensión de termopar</td></tr><tr><td>Conectores macho hembra</td><td>SHX-R/S-MF</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>Conectores para termopares tipo R&nbsp;</td></tr><tr><td>Accesorios</td><td>MSRT-116-10</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>Tubos de goma para mantener el agarre de los tubos cerámicos en el extremo de los conectores</td></tr><tr><td colspan="4"><fuerte>mecanismo transversal</fuerte></td></tr> <tr><td>corredera X, recorrido = 10 pulgadas, 0.025 in/rev, límites, NEMA 17</td><td>XN10-0100-E25-71</td><td>Velmex Inc.</td><td>Velmex unislide</td></tr><tr><td>Vexta tipo 17, 1.8 grados/paso 2 fases, motor paso a paso de un solo eje</td><td>PK245-01AA</td><td>Velmex Inc.</td><td>Motor paso a paso&nbsp;</td></tr><tr><td>Cornamüa de montaje, estándar con 6-32 pernos</td><td>XMC-2</td><td>Velmex Inc.</td><td>Accesorios de montaje para el unislide Velmex dado</td></tr><tr><td>Tornillo de cabeza SH de 6-32 x 7/16 para deslizamiento X en X & Eje</td><td>Y XMB-1</td><td>Velmex Inc.</td><td>Accesorios de montaje para el unislide Velmex dado</td></tr><tr><td>Corredera X, recorrido = 10 pulgadas, 0.025 pulg./rev, límites, NEMA 17</td><td>XN10-0100-E25-71</td><td>Velmex Inc.</td><td>Velmex unislide</td></tr><tr><td>Vexta tipo 17, 1.8 grados/paso 2 fases, motor paso a paso de un solo eje</td><td>PK245-01AA</td><td>Velmex Inc.</td><td>Motor paso a paso&nbsp;</td></tr><tr><td>Cornamüa de montaje, estándar con 6-32 pernos</td><td>XMC-2</td><td>Velmex Inc.</td><td>Accesorios de montaje para el unislide Velmex dado</td></tr><tr><td>Tornillo de cabeza SH de 6-32 x 7/16 para deslizamiento X en X & Eje</td><td>Y XMB-1</td><td>Velmex Inc.</td><td>Accesorios de montaje para el unislide Velmex dado</td></tr><tr><td>Control, control de motor paso a paso programable de 2 ejes, 1 motor a la vez</td><td>VXM-2</td><td>Velmex Inc.</td><td>Controlador de motor paso a paso</td></tr><tr><td>USB a RS232 DB9 Cable de comunicación serie de 10 pies</td><td>RPC-USB-RS232-3M</td><td>Velmex Inc.</td><td>Cable de comunicación en serie entre el controlador del motor paso a paso y la computadora</td></tr><tr><td colspan="4">Hardware de adquisición de datos</td></tr><tr><td>NI 9214 TC isotérmico de 16 canales, módulo de la serie C de 24 bits para mediciones de termopar de alta precisión (incluye bloque de terminales)</td><td>781510-01 Tarjeta de adquisición de datos de</td><td>termopar</td>de <td>National Instruments</td></tr><tr><td>Cable de alimentación, CA, EE. UU., 120 VCA, 2,3 metros</td><td>763000-01</td><td>National</td><td>Instruments Cable de alimentación para el chasis</td></tr> <tr><td>C-DAQ de 8 ranurascDAQ-9178, chasis CompactDAQ (USB de 8 ranuras)</td><td>781156-01</td><td></td><td>Chasis C-DAQ de National Instruments para NI 9214 y NI 9239</td></tr><tr><td>Ferrita de supresión de EMI para NI 9229/39 BNC</td><td>782801-01 Accesorios de</td><td>National Instruments</td><td>para tarjeta de adquisición de datos NI 9239</td></tr><tr><td>BNC, 4 canales +/-10&nbsp; V, 50&nbsp; kS&#8288;/&#8288; s por canal</td><td>780181-01 Tarjeta de adquisición de</td> datos de <td>National Instruments</td><td>para el sistema de anemómetro de hilo caliente</td></tr><tr><td>cDAQ-9171, chasis CompactDAQ (1 ranura USB)</td><td>781425-01 Chasis C-DAQ de</td><td>National Instruments</td><td>para NI 9214&nbsp;</td></tr><tr><td colspan="4">Cameras</td></tr><tr><td>Nikon D7100 24.1 MP DX-Format CMOS Digital SLR con 18-105&nbsp; mm f/3.5-5.6 AF-S DX VR ED Lente Nikkor Nikon</td><td>D7100</td><td>Cámara</td><td>réflex digital de Amazon para tomar fotografías de llamas de vista superior</td></tr><tr><td>Cámara réflex digital Canon EOS Rebel T5 CMOS y DIGIC Imaging con EF-S 18-55&nbsp; mm f/3.5-5.6 IS Lente</td><td>Canon EOS Rebel T5 DSLR&nbsp;</td><td></td><td>Cámara réflex digital de Amazon para tomar fotografías</td></tr><tr> de llamas de vista lateral<td colspan="4">Mass balance</td></tr><tr><td>Mettler-Toledo, MS32001L Balance Prec 32,200&nbsp; g x 0.1&nbsp; g</td><td>97035-654</td><td>VWR</td><td>Balance de masa electrónico de precisión para medir la tasa</td></tr><tr> media de combustión de masa<td colspan="4">Mini CTA system</td></tr><tr><td>MiniCTA Paquete de anemómetros para sondas de hilo y película</td><td>9054T0461</td><td>Dantec Dynamics</td><td>Sistema de hilo caliente para medir velocidades e intensidad de turbulencia en la salida</td></tr><tr> del túnel de viento<td colspan="4">Equipo de túnel de viento</td></tr><tr><td>1/2 pulgada x 4 pies x 8 pies C-3 Pieza entera de madera contrachapada doméstica de abedul</td><td>Modelo # 833185</td><td>Home Depot</td><td>Se utiliza para hacer el túnel de viento a escala de laboratorio</td></tr><tr><td>Carpintería de grano de madera WM 206 11/16 pulgadas x 11/16 pulgadas x 96 pulgadas Moldura de esquina de madera y pino</td><td>Modelo # 109610</td><td>Home Depot</td><td>Se utiliza para hacer el túnel de viento a escala de laboratorio Resorte</td></tr><tr><td>de extensión, extremos de bucle, 6.562" de longitud total, paquete de 6</td><td>1330K26</td><td>McMaster-Carr</td><td>Se utiliza para hacer el túnel de viento a escala de laboratorio Tela</td></tr> metálica <tr><td>de grado filtrante, malla de 30x30, diámetro de alambre de 0.0130". Hoja de 12"x12"</td><td>9241T41</td><td>McMaster-Carr</td><td>Se utiliza para hacer el túnel de viento a escala de laboratorio</td></tr><tr><td>Tela metálica de grado colador, malla de 40x40, diámetro de alambre de 0.0065". Hoja de 12"x12"</td><td>9241T42</td><td>McMaster-Carr</td><td>Se utiliza para hacer el túnel de viento a escala de laboratorio</td></tr><tr><td>Mesa elevadora móvil accionada con el pie, capacidad de 600 #, altura de la mesa de 10" a 33"</td><td>2791T22</td><td>Mesa McMaster-Carr</td><td>para sostener la configuración experimental</td></tr><tr><td>ebm-papst p/n: G3G250-MW75-05 (Soplador centrífugo EC, 200-240&nbsp; V, trifásico, 50/60&nbsp; Hz, motor M3G112-EA, 2.2&nbsp; kW)</td><td>G3G250-MW75-05</td><td>Ebm papst</td><td>Soplador para el túnel de viento</td></tr><tr><td>ebm-papst p/n: HX0C-003-000-04 (Controlador)</td><td>HX0C-003-000-04</td><td>Ebm papst</td><td>Controlador de modulación de ancho de pulso para controlar la velocidad del soplador</td></tr><tr><td>8020 1" X 1" PERFIL CON RANURA EN T&nbsp;</td><td>8020-1010</td><td>80/20 (Rankin Automation)</td><td>Se utiliza para crear un marco para el túnel de viento</td></tr><tr><td>Sellador de silicona Momentive/GE RTV108, cartucho de 10,1 onzas, semitransparente</td><td>7545A472</td><td>Sellador McMaster Carr</td><td>para la madera</td></tr><tr><td colspan="4">Software</td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>Contactar con el proveedor</td><td>National Instruments</td><td>Se utiliza para la adquisición y el análisis continuos de datos de temperatura. Se utiliza alternativamente para posicionar el termopar.</td></tr><tr><td>Software de balance de masa Mettler Toledo</td><td>Póngase en contacto con el proveedor</td><td>Mettler Toledo</td><td>Se utiliza para medir la tasa de pérdida de masa de la mecha de combustible condensado / placa sólida con el tiempo</td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>Descarga gratuita</td><td>NIH, http://imagej.nih.gov/ij/</td> <td>Se utiliza para medir la distancia de separación de la llama y la regresión de la superficie de la placa de combustible sólido</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Contactar con el proveedor</td><td>Mathworks</td><td>Se utiliza para el procesamiento posterior de datos</td></tr><tr><td>Fortran 90/95</td><td>Contactar con el proveedor</td><td>La empresa Fortran</td><td>Utilizado para el procesamiento posterior de datos</td></tr><tr><td colspan="4">Materiales</td></tr><tr><td>Metanol&nbsp;</td><td>UMD Chem Store</td><td>NA</td><td>Etanol de combustible líquido</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>UMD Chem Store</td><td>NA</td><td>Gafas</td></tr> de <tr><td>seguridad para</td> combustible líquido <td>UMD Chem Store</td><td>NA</td><td>Se utiliza con fines de seguridad</td></tr><tr><td>Botella de spray</td><td>UMD Chem Store</td><td>NA</td><td>Se utiliza para transportar agua en caso de emergencia</td></tr><tr><td>Jeringa UMD Chem Store</td><td>NA</td> de<td>60 cc</td> Se <td>utiliza para remojar la mecha de combustible líquido con combustibles líquidos</td></tr><tr><td>Lámina acrílica fundida ópticamente transparente, 1/8" de grosor, 24" x 48"</td><td>Mc master carr</td><td>8560K262</td><td>Combustible sólido PMMA</td></tr><tr><td>Loctite Proxy Pak (adhesivo de alta temperatura)</td><td>Mc master carr</td><td>7556A33</td><td>Se utiliza para cubrir los lados de la mecha con papel de aluminio</td></tr><tr><td>Pintura en aerosol de alta temperatura (negro)</td><td>Mc master carr</td><td>7832T1</td><td>Se utiliza para pintar el aislamiento&nbsp;</td></tr><tr><td>Antorcha de gas propano económica de encendido automático Llama ajustable, 4,179 &nbsp; Btu/hr</td><td>Mc master carr</td><td>78245A3</td><td>Antorcha de propano para encender la placa de combustible sólido Guante</td></tr><tr><td>de algodón resistente al calor con recubrimiento de nitrilo, 400 grados F Temperatura máxima, 10 " Lg, grande</td><td>Mc master carr</td><td>56025T1</td><td>Utilizado con fines de seguridad</td></tr><tr><td>Pantalla protectora modular con cortina de amarre, 6'&nbsp; Altura x 4'&nbsp; Ancho Fibra de vidrio resistente a la abrasión</td><td>Mc master carr</td><td>9145T84</td><td>Cortina resistente al fuego para el fondo</td></tr><tr><td>Aleación de aluminio multiusos 6061 .125" de espesor, 12" x 24"</td> <td>Mc master carr</td><td>89015K28</td><td>Se utiliza para sujetar el aislamiento</td></tr><tr><td>Madera contrachapada de grado marino de 1/2" de espesor, 12" x 24"</td> <td>Mc master carr</td><td>1125T32</td><td>Se utiliza para sostener la configuración experimental</td></tr><tr><td>Aleación de aluminio multiusos 6061 Canal en U, 2" base x 1-1/4" patas, 1' de longitud</td><td>Mc master carr</td><td>1630T473</td><td>Se utiliza para sujetar la placa de aluminio, el aislamiento y la mecha</td></tr><tr><td>Aluminio anodizado arquitectónico (aleación 6063) Ángulo de 90 grados, 1/8" de espesor, patas de 1/2" x 1/2", 6' L</td><td>Mc master carr</td><td>4630T21</td><td>Se utiliza para sujetar la placa de aluminio, Aislamiento y mecha</td></tr><tr><td>Sistema de enmarcado ranurado en T de aluminio en pulgadas Conector oculto de 90 grados, para extrusión de 1"</td><td>Mc master carr</td><td>47065T155</td><td>Se utiliza para sujetar la placa de aluminio, el aislamiento y la mecha</td></tr><tr><td>Sistema de marco ranurado en T de aluminio en pulgadas Soporte extendido de 90 grados, simple, 4 orificios, para extrusión de 1"</td><td>Mc master carr</td><td>47065T175</td><td>Se utiliza para sujetar la placa de aluminio, el aislamiento y la mecha</td></tr><tr><td>Sistema de marco ranurado en T de aluminio en pulgadas Extrusión sólida de cuatro ranuras simples, 1", longitud de 4</td>' <td>Mc master carr</td><td>47065T101</td><td>Se utiliza para sujetar la placa de aluminio, el aislamiento y la mecha</td></tr><tr><td>1/2" x 48" x 36" (tablero aislante Superwool 607) 1 caja de cartón que contiene 12 hojas</td><td>Mccormick Insulation</td><td>Superwool 607&nbsp;</td><td>Material aislante para la fabricación de la mecha y el portamechas</td></tr></tbody></table>

metodología experimental para la estimación de los flujos de calor local y de la quema tarifas en steady laminar límite de una capa de difusión de las llamas

Experimental Methodology for Estimation of Local Heat Fluxes and Burning Rates in Steady Laminar Boundary Layer Diffusion Flames

Modelando el comportamiento frente al fuego realista de los combustibles en fase condensada se ha mantenido fuera del alcance, en parte debido a la incapacidad para resolver las complejas interacciones que se producen en la interfase entre las llamas de fase de gas y combustibles en fase condensada. La investigación actual proporciona una técnica para explorar la relación dinámica entre una superficie y el combustible condensado en fase gaseosa combustibles llamas en las capas límite laminares. Los experimentos con anterioridad se han realizado tanto en entornos de convección forzada y gratuitas a través de ambos combustibles sólidos y líquidos. Una metodología única, en base a la analogía de Reynolds, se utilizó para estimar velocidades de combustión masa locales y los flujos de calor de la llama para estos límite laminar llamas de difusión capa utilizando gradientes de temperatura local en la superficie de combustible. Las velocidades de combustión masiva locales y por convección y radiación retroalimentación calor de las llamas se midieron tanto en las regiones de pirólisis y penacho mediante el uso de gradientes de temperatura mapeadas cerca de la pared por un Traver de dos ejessistema se. Estos experimentos requieren mucho tiempo y pueden ser difíciles de diseñar como la superficie del combustible se quema de manera constante condensada sólo por un período limitado de tiempo después de la ignición. Los perfiles de temperatura cerca de la superficie del combustible necesitan ser asignada durante la combustión estable de una superficie de combustible condensado con una resolución espacial muy alta con el fin de capturar estimaciones razonables de gradientes de temperatura locales. correcciones cuidadosas de las pérdidas de calor por radiación desde los termopares son también esenciales para mediciones precisas. Por estas razones, toda la configuración experimental necesita ser automatizado con un mecanismo transversal controlado por ordenador, lo que elimina la mayoría de los errores debido a la posición de un micro-termopar. Un esquema de pasos para capturar de forma reproducible gradientes de temperatura cercana a la pared y los utilizan para evaluar las tasas de combustión y flujos de calor local es proporcionado.

Describimos el uso de micro-termopares para estimar gradientes de temperatura locales en llamas de difusión de capa límite laminar estable. Por extensión de la analogía de Reynolds, los gradientes de temperatura locales se pueden utilizar aún más para estimar las tasas de combustión masiva local y los flujos de calor en tales llamas con alta precisión.

Metodología experimental para la estimación de los flujos de calor local y de la quema Tarifas en Steady laminar límite de una capa de difusión de las llamas

Modeling the realistic burning behavior of condensed-phase fuels has remained out of reach, in part because of an inability to resolve the complex ...

El objetivo general de este experimento consiste en describir el uso de termopares microscópicos para estimar gradientes de temperatura locales en superficies de combustible condensado en llamas de difusión de capa límite laminar estacionarias. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la ciencia del fuego, como explorar la relación dinámica entre una superficie de combustible condensado inflamable y las llamas en fase gaseosa en capas límite laminares y turbulentas. La principal ventaja de esta técnica es que puede utilizarse para medir con precisión tasas locales de pérdida de masa por combustión en llamas de difusión de capa límite laminar estacionarias.Colin Miller y Wei Tang demostrarán este procedimiento. Ambos son estudiantes de doctorado en ingeniería mecánica. Para experimentos con combustible líquido, prepare una mecha de combustible a partir de un material poroso no inflamable, como lana de silicato de tierras alcalinas.Coloque la mecha en horneado durante aproximadamente 20 minutos utilizando una llama de difusión de un soplete de propano. Esto quemará todos los aglutinantes orgánicos dentro de la mecha. A continuación, aplique un adhesivo de alta temperatura sobre una lámina de aluminio y fije la lámina de aluminio a la mecha.La parte superior debe permanecer limpia. Para experimentos con combustible sólido, prepare una lámina de combustible sólido con las mismas dimensiones que la mecha. Para montar el combustible sólido, corte una ranura larga en una lámina de tablero aislante de fibra cerámica, o utilice un material poroso no combustible sellado con pintura mate negra resistente a altas temperaturas.Para experimentos de convección libre o flujo forzado, coloque una cámara fotográfica digital réflex de lentes intercambiables (SLR) de manera que pueda observar el eje central del combustible y un lado completo de la llama. Para las llamas de convección forzada, observe el centro de la muestra de combustible en un área de 16 por ocho centímetros, de modo que se pueda calcular la distancia de separación de la llama en la zona de pirólisis. A continuación, coloque el mecanismo de desplazamiento por encima de la muestra de combustible.Luego, sujete cuidadosamente un termopar de alambre de 50 micrones a su eje horizontal. A continuación, encienda el controlador programable del motor paso a paso y, para experimentos de flujo forzado, conecte el soplador centrífugo del túnel de viento. A continuación, ajuste el controlador PWM según la velocidad del soplador.Utilice un anemómetro de hilo caliente para verificar la velocidad en la salida del túnel de viento. A continuación, póngase el equipo de protección y realice los preparativos finales para llevar a cabo la prueba. Sature la mecha con combustible líquido.Luego, coloque cuidadosamente la mecha empapada en combustible o la placa de combustible sólido en el soporte de mecha. Ahora, verifique minuciosamente la planicidad de la superficie de la mecha mediante un medidor de ángulos. A continuación, compruebe la balanza de masa y anote su lectura antes de la prueba.Antes de encender el combustible, verifique la ventilación del cuarto. La campana debe funcionar, pero debe ajustarse para perturbar mínimamente el flujo de aire alrededor del experimento. Antes de encender una muestra, calibre la cámara digital utilizando una regla en el lugar donde se colocará la muestra.Además, inicie la adquisición de datos desde el software de la balanza. Ahora, coloque la muestra y luego encienda el combustible con una antorcha de propano. Para las mechas, toque momentáneamente la superficie de la punta con la llama.Para combustibles sólidos, pase la llama uniformemente sobre la superficie durante 50 a 60 segundos. Después del período de combustión, apague la llama soplándola. En el caso de combustibles sólidos, deje que la combustión continúe durante un tiempo establecido.Luego, repita el proceso de combustión varias veces utilizando el mismo intervalo de tiempo. Una vez que se hayan recopilado todos los datos de combustión, apague el soplador ajustando el controlador PWM a cero y desconectando el soplador. Por último, apague el controlador del motor paso a paso.Tras varias combustiones, se puede medir la regresión incremental de un combustible sólido para verificar otras métricas. Después de cada período de combustión, corte el combustible sólido quemado a lo largo de la línea central. Luego, documente la regresión de la combustión con una fotografía de vista lateral.Analice las fotos de vista lateral en ImageJ. Ábralas mediante Seleccionar archivo y Abrir imagen. Luego abra la imagen de la regla utilizando la opción Abrir imagen de calibración.A continuación, superponga la imagen de calibración sobre la imagen del combustible sólido. Ahora, establezca la escala de medición dibujando una línea entre dos puntos con una distancia conocida en la regla. Luego, elija Establecer escala en el menú Analizar.En la ventana Establecer escala, introduzca la Distancia conocida de la línea y haga clic en Aceptar. Repita este proceso con una nueva línea para confirmar que la escala de medición es correcta. Ahora, mida las distancias en la fotografía de la muestra dibujando una línea y observe luego el ángulo y la distancia en la barra de estado. Al presionar Control M, los datos se guardan en la ventana de datos.La regresión de la combustión se calcula como el espesor de la muestra restado de su espesor inicial. Es importante anotar el intervalo de tiempo durante el cual la superficie del combustible permanece aproximadamente plana. Utilice la regresión de la combustión de este período para compararla con la cartografía de temperatura o para ajustar las posiciones de los termopares realizadas con el fin de compensar la regresión de la superficie.Para configurar la cartografía de temperatura, alinee cuidadosamente un termopar microscópico con la superficie del combustible utilizando un deslizador X-Y. Colóquelo en el centro de la mecha de una muestra sólida. Para una mecha de combustible, utilice el deslizador X-Y para posicionar cuidadosamente el termopar microscópico a lo largo del borde delantero.Es fundamental que un termopar esté posicionado perfectamente sobre la superficie de la muestra. Si no lo está, todas las mediciones tendrán un margen de error. Debe estar lo más cerca posible de la superficie del combustible para obtener mediciones precisas.En el script de Velmex, establezca el intervalo de mapeo de temperatura durante las combustiones estables en 150 segundos para PMMA sólido o en 400 segundos para mechas impregnadas con líquido. Establezca el tamaño de paso, medido en la superficie de la muestra, para recopilar datos cada cuarto de milímetro. Establezca la frecuencia de muestreo entre 100 y 500 hercios.Si la superficie se deforma dentro de los errores del experimento durante el mapeo, entonces los resultados ya no son válidos, por lo que es fundamental establecer correctamente el período de medición y el espaciado. Ahora, al realizar el experimento de combustión, ejecute el programa de adquisición de datos para que lea el algoritmo de escaneo de cuadrícula desde una carpeta en el escritorio. Con el programa en funcionamiento, los datos se registrarán automáticamente cuando sean activados por el módulo de adquisición de datos en LabVIEW.Se midieron las tasas de pérdida de masa y los perfiles de temperatura en una llama de difusión de capa límite con convección forzada para muestras de PMMA. Los resultados muestran que es posible capturar temperaturas precisas cercanas a la superficie del combustible con errores pequeños, gracias a microtermopares y al método de corrección de radiación de dos termopares. Se midieron los gradientes de temperatura adimensionales a lo largo de la superficie del combustible de una llama de difusión de capa límite de PMMA a dos velocidades de corriente de aire.También se midieron variaciones de las velocidades locales de combustión en diferentes condiciones de la corriente libre. Las velocidades locales de combustión obtenidas mediante gradientes adimensionales de temperatura se compararon asimismo con los datos experimentales obtenidos a partir de la regresión de la superficie de PMMA. Ambos coincidieron muy bien.Los componentes de los flujos de calor de la llama se examinaron con mayor detalle a un flujo forzado de 2,06 metros por segundo. El detalle de las mediciones de temperatura cerca de la superficie permitió extraer los flujos de calor convectivo, los cuales, al combinarse con las tasas de pérdida de masa en la superficie, proporcionaron todos los componentes de la combustión para un análisis local. Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en pocos minutos por muestra de combustible.Tras seguir este procedimiento, se puede realizar un análisis de las tasas locales de combustión y de la transferencia de calor con el fin de comprender mejor el comportamiento de combustión de los materiales y validar códigos numéricos. No olvide que trabajar con estas llamas puede ser extremadamente peligroso, y siempre se deben tomar precauciones como usar protección ocular, trabajar en condiciones bien ventiladas y asegurarse de que los materiales que arden no sean tóxicos mientras se realiza este procedimiento.

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Ingeniería

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