Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Экспериментальная методика оценки тепловых потоков и локальной скорости горения в установившемся ламинарном пограничном слое диффузионных пламен

Published: June 1, 2016 doi: 10.3791/54029
Automatic Translation
1, 1
1Department of Fire Protection Engineering, University of Maryland

Abstract

Моделирование реалистичное поведение горения конденсированной фазы топлива остается вне досягаемости, отчасти из-за неспособности решить сложные взаимодействия, происходящие на границе раздела между газовой фазы пламени и конденсированной фазы топлива. Настоящее исследование предоставляет метод для того чтобы исследовать динамические взаимосвязи между горючей сгущенное поверхностью топлива и газофазных пламени в ламинарных пограничных слоях. Эксперименты проводились ранее в обоих вынужденных и свободных конвективных средах более твердых, так и жидких топлив. Уникальная методика, основанная на Аналогии Рейнольдса, был использован для оценки местных ставок массового горения и пламени тепловых потоков для этих ламинарного пограничного диффузионного слоя пламени с использованием локальных градиентов температуры на поверхности топлива. Местные ставки к массовому сжиганию и конвективный и радиационный обратной связи тепла от пламени были измерены в обоих пиролизных и шлейфов областей, используя температурные градиенты, отображенные вблизи стенки с помощью двухосного TraverСистема себе. Эти эксперименты отнимает много времени и может быть сложным для проектирования, как сгущенное поверхность топлива горит непрерывно в течение ограниченного периода времени после зажигания. Профили температуры вблизи поверхности топлива должны быть отображены в установившемся горении уплотняемой поверхности топлива при очень высоким пространственным разрешением, чтобы захватить разумные оценки локальных температурных градиентов. Тщательные поправки на радиационные потери тепла от термоэлементов также имеют важное значение для точных измерений. По этим причинам вся экспериментальная установка должна быть автоматизирована с траверсы механизмом с компьютерным управлением, что исключает большинство ошибок из-за позиционирования микро-термопарой. План шагов воспроизводимо захвата градиенты температуры вблизи стен и использовать их для оценки локальной скорости горения и тепловых потоков обеспечивается.

Introduction

В то время как критические достижения были сделаны в области исследований пожарной безопасности в течение прошлого столетия, прогнозируя темпы распространения пламени по-прежнему остается проблемой для многих материалов в различных конфигурациях. Распространение пламени часто протекает либо в построенных или естественных условиях, как серии возгораний новых элементов, вытекающих из первоначального источника зажигания. Знание горения характеристик отдельных горения материалов имеет решающее значение для того, чтобы предсказать эти темпы распространения пламени, так как это способствует скоростей нагрева до unignited элементов. Скорость тепловыделения (HRR) топливного элемента Поэтому были названы в качестве наиболее фундаментальной величиной в огне исследования 1, примерно равна скорости горения (потери массы) конденсированной фазы топлива, а именно скорость испарения жидкое топливо или пиролиз скорость твердого топлива.

Скорость горения можно рассматривать как меру горючести матерриала и является критическим параметром при анализе пожарного риска и проектирование систем пожаротушения. Местная потеря массы (или жжение) скорость, м "е, вертикальной стенки, в частности, является важной переменной во многих связанных с пожаром проблем, таких как распространение пламени на стене, рост пожаров, и темпы выделения энергии в вольер огня и распространение дыма и горячего газа шлейфов Для прогнозирования восходящего распространения пламени на вертикальной стене, высота пламени должна рассчитываться, которая зависит от общей скорости высвобождения энергии, т. е, в свою очередь, напрямую зависит от локальная скорость потери массы интегрированы по всей площади пиролиз стенки 2-3. в то время как знание этих интегрированных темпов потери массы относительно хорошо известны, знание массового сжигания ставок на дополнительных местах вдоль поверхности топлива не очень хорошо известны потому что экспериментальные методы для измерения таких ставок крайне ограничены. техника, которая обеспечивает эту "локальную" массовый сжиганияинформация могла бы обеспечить повышенную способность проникновения в суть сжигания сгущенное топлива, что позволит исследователям глубже понять механизмы, которые отличают различные виды топлива или конфигурации друг от друга. Поскольку большинство материалов сначала оценивается в малом масштабе (например, в конусе калориметр 1), первым логическим шагом является создание способа для измерения ставки местных масс горения в небольших, ламинарного диффузии пламени над конденсированной топливных поверхностей.

Работа, представленная здесь обсуждается экспериментальную методологию и протоколы для проведения экспериментов на стационарных ламинарного пламени, установленных над конденсированной топливных поверхностей. Оценка локальных градиентов температуры с использованием микро термопар является особенно полезным методом для оценки локальных скоростей массового горения и тепловых потоков в этих пламени 4-6. Анализ литературных данных показывает трудность определения локальных коэффициентов теплопередачи, горения и трения в condenСЕПГ топлива поверхность, которые имеют важное значение для понимания физики и основные механизмы , которые управляют конкретного пожара и его распространения 4-6. Компоненты тепловых потоков, которые остались, пожалуй, наиболее хорошо измеряется пожарной собственности в местных местах над поверхностью топлива, оказались трудно измерить. Такие эффекты, как изменчивость топлива, масштабируемость теплового потока, трудность достижения устойчивого состояния и различными технологиями калибров теплового потока способствовали довольно широкий разброс данных , который доступен в литературе 4. Измерения локальных градиентов температуры с высокой точностью поможет облегчить эту изменчивость, а также обеспечить корреляции теплопередачи, которые могут быть использованы для численного обоснования пластинчатых стеновых пожаров, канонической проблемы пожарной исследования. Такие эксперименты также полезны при изучении динамические взаимосвязи между горючей уплотняемой поверхности топлива и газофазных пламени в ламинарном и турбулентном пограничном слоеs. Методы, чтобы точно фиксировать эти температурные градиенты в точной и воспроизводимым образом, описаны ниже.

Protocol

1. Планирование экспериментов

  1. Следуйте инструкции и меры предосторожности перед входом в пожара или сгорания научно-исследовательскую лабораторию. Подготовка в области безопасности, как правило, требуется для новых пользователей.
  2. График ваших экспериментов заранее, чтобы провести необходимые испытания. Рассмотрим детали эксперимента, транспортировки необходимых видов топлива и необходимого оборудования.
  3. Определить жидкие или твердые топливные эксперименты, представляющие интерес. Подготовить материалы соответствующим образом.

2. Подготовка материалов и инструментария

  1. Для экспериментов на жидком топливе, подготовить топливо фитиль из пористого негорючего материала (щелочно-земельных силикат шерсти). Предыдущие эксперименты 4-6 использовали 8 см х 8 см х 1,27 см для свободной конвекции испытаний и 10 см х 10 см х 1,27 см толщиной листов для принудительного испытаний конвекции.
    1. Выпекать данного топлива фитиль в течение примерно 20 мин путем воздействия на нее диффузионного пламени из пропановой горелки для того,чтобы сжечь органические связующие внутри фитиля.
    2. Для того чтобы исключить утечку жидкого топлива из сторон фитиля, обильно применять жидкий силикат натрия с помощью шприца, охватывающий все грани фитилем за исключением верхней поверхности.
    3. Щит все, кроме верхней поверхности фитилей с алюминиевой фольгой. Используйте клей с высоким температуры, чтобы вставить алюминиевую фольгу к бокам фитиля.
  2. Для твердых экспериментов топлива, вырезают лист твердого топлива. В предыдущих экспериментах свободной конвекции 2, 8 см х 8 см х 1,27 см толщиной листа прозрачного литого полиметилметакрилата (ПММА) был использован.
  3. Вырез прорезь в листе из керамического волокна теплоизоляционной плиты, равной размеру образца топлива, в котором, чтобы потом смонтировать образец. Часто используют тот же пористый негорючий в качестве топлива фитиля; Однако запечатать его с высокой температурой матовой черной краской.
  4. Проверьте данное аппаратное и программное обеспечение для сбора данных. Откройте программу и проверьте нравотображение ратура алгоритма перед проведением необходимых испытаний.

3. Подготовка экспериментальной установки

  1. Поместите вид сбоку цифровую зеркальную камеру таким образом, чтобы он был выровнен с центральной осью топлива и достаточно далеко, так что полный вид сбоку данного пламени захватывается.
    1. Для принудительной конвекции фл Эймс, образ а поле зрения в центре топливных образца, охватывающих площадь 16 см х 8 см для вычисления расстояния пламени патовая в зоне пиролиза.
  2. Поместите траверс механизм выше образца топлива. Приложить 50 мкм проволоки диаметром микро термопару к горизонтальной оси траверсы механизма с осторожностью.
  3. Включите программируемый контроллер шагового двигателя.
  4. В случае вынужденных экспериментов потока, мощности до центробежный вентилятор в аэродинамической трубе.
  5. Установите контроллер широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с частотой 7000 Гц с настройками мощности Рангинг от 16% до 50% для различных скоростей вентилятора, проверенных с термоанемометра.
  6. Носить защитные очки и огнестойкие перчатки руки перед тем как приступить к испытанию.
  7. Во время каждого теста, пропитать фитиль с жидким топливом (метанол или этанол), вплоть до ее точки насыщения. Для 8 см х 8 см х 1,27 см толщиной фитиля, 90 мл было достаточно, чтобы полностью пропитать фитиль, используя два 60 мл шприцев в то время как в течение 10 см х 10 см х 1,27 см толщиной фитиля, 120 мл было установлено, что вполне достаточно.
  8. Поместите топливо пропитанный фитиль / твердого топлива пластину осторожно в держатель топлива фитилем. Проверьте плоскостность поверхности топлива фитиля с угловым датчиком.
  9. Открытое программное обеспечение баланса масс и проверьте настройки USB-интерфейса. Проверьте баланс массы и записать его показания перед испытанием.

4. Запуск Эксперименты в горении или пожарной лаборатории

  1. Обеспечить надлежащую вентиляцию экспериментальной установки путем включения выхлопных газов после завершения каждой серии экспериментов. Еxhaust должен быть минимальным или изолированы, как это возможно в ходе экспериментов, чтобы помочь устранить нарушения потока.
  2. Перед тем, как образец воспламеняется, калибровку цифровой камеры бокового обзора, делая снимок листа миллиметровой бумаги или линейки, которая расположена вдоль центральной оси поверхности топлива. Получить среднее количество пикселей / мм от калибровки изображений. Используйте это значение пикселов / мм во время пост-обработки изображений (для настройки шкалы измерений в ImageJ).
  3. Воспламенению с пропановой горелки, на мгновение прикасаясь к нему для жидкого топлива и фитиля прохождения пламени равномерно по поверхности в течение 50-60 сек с твердым топливом.
  4. Начните время эксперимента сразу после равномерного зажигания. Используйте секундомер для обозначения времени горения.
  5. Нажмите кнопку для сбора данных о программном обеспечении баланса масс.
  6. Мониторинг потери массы горящего фитиля над заданный интервал и записать его в файл измерения. С помощью программного обеспечения баланса массы для гИвен цель.
  7. Повторите шаги 4,3 до 4,6 для нескольких тестов в тех же условиях для обеспечения воспроизводимости.
  8. Используйте потери массы в зависимости от кривой времени , чтобы определить устойчивый режим горения, где линейная аппроксимация потери массы имеет высокое значение R 2.
  9. Для неровных твердого топлива, сжигать образцы с шагом 50 сек от воспламенения к выгоранию для измерения поверхности регрессии (например, в течение 50 сек, 100 сек, 150 сек, и т.д.).
  10. Вырезать сжигается твердое топливо вдоль средней линии после охлаждения для регрессионного тестирования.
  11. Возьмите вида сбоку фотографии вырезанных твердого топлива и нагрузки в ImageJ. Мера регрессии в местах вдоль потока путем преобразования пикселей см с помощью линейки. Шаг за шагом процедуры для обработки данное изображение в ImageJ указана ниже.
    1. Открытый вид сбоку фотография твердого образца топлива в ImageJ через Select File → Open Image.
    2. Открыть калибровочное изображение (с линейкой) твердого образца топлива в ImageJс помощью Select File → Open калибровки изображения.
    3. Стек калибровки изображения и твердого образца топлива изображение. Перейти к Image → Стеки → Изображения в стек.
    4. Установка шкалы измерения: Нарисовать линию между двумя точками известного расстояния, такие как линейки на фотографии. Перейти к Анализировать → Set Scale. В окне Set Scale длина линии в пикселях, будет отображаться. Введите известное расстояние и единицы измерения в соответствующие поля и нажмите кнопку ОК.
    5. Нарисуйте новую строку и подтвердить, что измерение масштаба является правильным.
    6. Измерение расстояния между двумя точками в данном образце фотографии: Нарисовать линию между двумя точками. Строка состояния покажет угол (от горизонтали) и длину. Анализировать → Измерить (или Ctrl + M или просто введите M на клавиатуре) передает значения в окне данных.
    7. Мера регрессии в каждом месте вдоль потока х путем измерения толщины образца Выгорание и вычитания ее из Initial толщина образца.
  12. Обратите внимание на интервал времени, в течение которого поверхность твердого топлива остается приблизительно плоской и использовать для отображения температуры или корректировки позиций термопарой для компенсации поверхности регрессии.
  13. Установите интервал отображения температуры для захвата измерений при стационарном режиме горения, примерно 150 сек для твердых ПММА и 400 сек для жидких пропитанной фитилей. Установите интервал отображения температуры, основанный на устойчивом времени горения интервала жидкого и твердого топлива. Рекомендуемый размер шага вблизи поверхности составляет 0,25 мм 4-6.
  14. Выравнивание микро термопару тщательно с поверхностью топлива с использованием Unislide XY. Поместите данную термопару в центре ширины образца.
  15. Перемещение микро термопару тщательно к передней кромке топливного фитилем, используя Unislide XY.
  16. Запуск программы сбора данных на компьютере и читать алгоритм сканирования сетки из папки на Desktop.
    Примечание: После того, как эксперимент идет полным ходом, сбор данных происходит автоматически, и пользователю нужно только следить за его, чтобы убедиться, эксперимент идет по плану.
  17. С помощью программы сбора данных на компьютере, получать данные и записать его в файл измерения. Обратите внимание, использовались частоты дискретизации 100 4-5 до 500 Гц 6 в прошлых экспериментах.
  18. Когда закончите, погасить пламя. Выключите контроллер PWM и отсоедините вилку шнура питания вентилятора от 3-х фазный 240 В переменного тока электрической розетки.
  19. Выключите контроллер шагового двигателя.
  20. Повторите шаги 4,12 до 4,18 для дополнительных экспериментов при одинаковых или различных условиях потока с тем же термопарой. Минимум 5 тестов следует повторить для каждого данного состояния потока (например, принудительная скорости потока или вертикальной ориентации).
  21. Повторите шаги 4.12 4.18 для микро термопарой 75 мкм. Траверс двух термоэлементов (50 мкм и проволоки диаметром 75 мкм) вдоль Сэмуд пути в центре пламени для получения точных радиационных поправок. Более мелкие термоэлементы также могут быть использованы, однако поломки часто происходило для проводов менее 50 мкм.

5. Анализ данных

  1. Читайте обработанные данные из файла LVM в Matlab или другого аналитического программного обеспечения.
  2. Среднее значение на основании данных о температуре в каждой пространственной точке от различных испытаний.
  3. Рассчитать коррекцию излучение от усредненных данных с термопарами в каждой точке вдоль потока, после корреляции Коллисом и Вильямса 10 , подробно описанной ниже.
  4. Вычислить компенсированные измерения температуры путем добавления коррекции излучения в исходных данных температуры.
  5. Non-dimensionalize данные о температуре и пространственное расположение.
  6. Установить данные безразмерные температуры на поверхности топлива с соответствующим полиномом более высокого порядка с использованием соответствующей кривой алгоритм в Matlab или другого специализированного программного обеспечения. От 4 до 6 точек вблизи поверхностибыли найдены хорошо работать в предыдущих исследованиях 4-6.
  7. Вычислить нормальные безразмерные температурные градиенты на поверхности топлива от наклона более высокого порядка полиномиальной подгонки к безразмерного распределения температуры на поверхности топлива (у = 0).
  8. Вычислить скорость локальной массы горения от соответствующего локального безразмерного температурного градиента на поверхности топлива с использованием теоретической корреляции , основанный на Аналогии Рейнольдса 4.
  9. Вычислить конвективный поток тепла от градиента температуры на поверхности топливного 5-6.

Representative Results

Эксперименты проводились как в вертикальной конфигурации и уникальной горизонтальной аэродинамической трубе объекта в Университете штата Мэриленд, как показано на рисунке 1. Вместо традиционного тянуть или закрытого возврата аэродинамической трубе аэродинамической трубе объекта в Университете штата Мэриленд использует переменную скорость подачи воздуха для создания давления пленум см 100 х 75 х 100, который приводит в движение поток воздуха из воздуховода на противоположном конце. Эта конфигурация позволяет непрерывные эксперименты горения, как дым повторно не циркулирует, аэродинамическая труба не была повреждена или под влиянием огня и термоэлементы могут свободно перемещаться по всей секции выборки. Выход канала состоит из 122 см, 30,5 см шириной секции сужающегося к камере статического давления. Для того, чтобы выпрямить поток и уменьшить входящий интенсивность турбулентности, тонкие экраны сетки размещены на входе и выходе из сужающейся секции и толщиной 5 см соты с 0,3 см отверстиямипомещают 110 см выше по течению от этого туннеля. Скорость потока, покидающего аэродинамической трубе регулируется путем изменения скорости вращения вентилятора с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) контроллер и топливные образцы помещают на выходе из тоннеля, где скорость потока была проверена с помощью использования из HotWire анемометра.

Образцы топлива на выходе из аэродинамической трубы были размещены на верхней части датчика нагрузки, который непрерывно измеряет потери массы образца в течение долгого времени. Во избежание нарушения ветра в динамометр, образец был возведен на листе алюминия (30,5 х 61,0 см х 1,5 мм толщиной) двумя U-образных кронштейнов и окруженные 1,27 см толщиной керамической изоляции древесноволокнистых, чтобы обеспечить гладкую поверхность вокруг образца горения. Верхняя поверхность доски была покрыта высокотемпературным черной матовой краски с излучательной способностью приблизительно 98%, чтобы обеспечить хороший фон для визуального наблюдения пламени и для герметизации изоляциикоторый также содержит органические связующие. Поскольку изоляционная панель представляет собой относительно тупого тела для входящего потока, поместив установку образца непосредственно в выходе из аэродинамической трубы приводит к разделению потока и заметной турбулентности, наблюдаемой в пламени. Предыдущие работы по Ха и др. Обнаружили , что присоединение удлинительного пластину к передней секции пробы топлива предотвращено это разделение потока и обеспечило профиль ламинарного потока , поступающего на образец. 10 см в ширину, 40,6 см в длину тонкий, металлический блеск был поэтому установлен от передней кромки образца на выходе из аэродинамической трубы, обеспечивая диффузионного ламинарного пламени , что в конечном итоге был найден , чтобы соответствовать существующей теории 7.

При тестировании жидкого топлива необходим пористый негорючий фитиль. 10 см х 10 см х 1,27 см толщиной листа щелочноземельного силикатного шерсти был выбран для вынужденных экспериментов потока из-за высокой пористости и низкой теплопроводностью. Я неrder, чтобы предотвратить утечку топлива из образца, силикат натрия, клей был использован для применения алюминиевой фольги, чтобы все, за исключением передней грани. Образец также "запеченные" для удаления органических связующих веществ путем пропускания паяльной лампой над образцом в течение примерно 20 минут, после чего пламя изменяется от желтого до синего (что указывает на удаление связующих веществ из пробы). В процессе тестирования фитили замачивали с приблизительно 120 мл жидкого топлива (этанол или метанол), который был найден, чтобы быть точкой насыщения для 10 см в ширину ФИТИЛИ.

Скорость горения массы топлива определяли путем измерения массы потерянного с образца с течением времени в процессе сгорания со скоростью 1 Гц. Установка образца была поддержана более точного баланса массы с максимальной мощностью 32,2 кг и разрешением 0,1 г, достаточно тонкой, чтобы измерить эту скорость потери массы с высокой точностью. После воспламенения образца паяльной лампой, скорость потери массы ЦОndensed увеличивается на топливо в зависимости от времени, в конечном счете достигая постоянной скорости передачи, которая в конечном итоге затухает к концу испытания, как топливо сгорает. Это "стабильный" область, где испарение топлива, а не диффузия через фитиль доминирует над выгорание, является областью интереса, где выборка данных. Для получения жидкого фитиля, были найдены образцы для сжигания с постоянной скоростью потери массы в течение приблизительно 400 сек, примерно среднем 80% теста. Все скорости горения, представленные представляют собой средние значения по крайней мере шести повторных испытаний при определенных условиях, в которых были найдены повторяемость измерений в пределах 1,2% от среднего значения.

Для тестирования твердого образца топлива, полиметилметакрилат (ПММА) был выбран в качестве он горит относительно устойчиво и не зн. Для того, чтобы воспламенить пробу, автогеном пропускали над поверхностью образца в течение 50-60 сек, после чего вся поверхность была равномерно воспламеняется. Посколькуобразец топлива был небольшим и экспериментальные результаты оказались очень повторяемые, метод был признан достаточным для воспламенения. В отличие от жидкого топлива, вымоченных в негорючим фитилем, твердое топливо регрессировать в зависимости от времени и не поэтому никогда по-настоящему достичь стабильного режима. Вместо этого были выбраны ранние времена горения должны быть взяты пробы, где топливо остается относительно плоской, определяется экспериментально произойти в течение первого 150 сек следующего зажигания.

Для обоих жидкого и твердого топлива, температура над поверхностью топлива были отображены в газовой фазе с использованием тонкопроводный термопарами. Для ПММА, температуры были отобраны на 6 пунктов выше поверхности, начиная от расплавленного слоя в газовую фазу при 0,25 мм интервалами (для принудительной конвекции испытаний). Для получения жидкого топлива, эти измерения были выполнены из тонкого слоя топлива на поверхности из 6 баллов при том же разрешении. Эти профили были взяты в 12 местах дрОнг длины поверхности топлива, в течение 400 сек зажигания для жидких образцов и в течение 150 сек для ПММА.

Измерения вышеуказанные температуры проводились с использованием Р-типа Pt / Pt-13% Rh микро Термопары (точечной сваркой) с двумя проволоки диаметром, 50 мкм (0,002 дюйма) до 75 мкм (0,003 дюйма), имеющих бусинки диаметром приблизительно 100 мкм и 150 мкм, соответственно. Размер термопарами был выбран таким образом, что термопара была как можно меньше, не прибегая к поломке (чтобы свести к минимуму необходимые корректировки излучения), однако некоторые радиационные поправки по-прежнему необходимы. С помощью двух термопар различных диаметров были выбраны для того, чтобы лучше определить соответствующую коррекцию излучения (описано ниже). Микро термоэлемента были затем пройден с помощью набора управляемых компьютером XY unislides с максимальным пространственным разрешением 1,5 мкм. Сигналы напряжения были затем Acquired, кондиционером и оцифровывается с помощью модуля сбора данных номинального до 0,02 ° C чувствительности измерений. Программное обеспечение LabVIEW используется для синхронизации движения обоих термоэлементов проволоки диаметром 50 мкм и 75 мкм с измерением температуры по образцу.

Для того, чтобы определить, достаточно точную коррекцию излучения, две термопарные размеры Описанные пройденного за тот же месте во время повторных испытаний. Соотношение Коллисом и Williams наносили потери тепла из образца 5-6,8,

Уравнение 1 (1)

где Nu есть число Нуссельта и Re = Уд вес / объем является число Рейнольдса, которое было получено для 0,02 <Re <44, со свойствами оценивалипри температуре пленки, Τ м, в среднем газа, Т г и термопарой, Т Тк температурах. Здесь число Рейнольдса Re определяется как указано для локальной скорости потока газа U и кинематической вязкости V. Д ш в уравнении. (1) представляет собой диаметр провода термопары.

Для стационарных измерений, как и в случае, описанном здесь, энергетический баланс на спая термопары сводится к конвективно-радиационного теплового баланса (без учета погрешности из-за проводимости и каталитических эффектов), задается

Уравнение 2 (2)

Уравнение 360; (3)

где Τ г температура реального газа, Τ дц является Спай (или гранул) температура, Τ SURR температура окрестностей, ε дц является эмиссионная спая термопары, σ является постоянная Стефана-Больцмана и Н конвективный коэффициент теплопередачи потока по спая термопары определяется как ч = к Nu / д. к есть коэффициент теплопроводности газа, Nu является число Нуссельта, а d является диаметр провода термопары. Выбор числа корреляции Нуссельта имеет первостепенное значение при расчете коррекции излучения с измеренной температурой термопарой, потому что, как показано в уравнении. (3), коррекция излучения обратно пропорциональна числу Нуссельта. Этот выбор является сложным, однако, из-за Exi stence нескольких "соответствующих" номерных корреляций Нуссельта и трудность в оценке свойств газовой смеси, окружающих термопару, в частности, его теплопроводность. Большая часть доказательств в литературе, однако, ясно указывает на то, что цилиндрическая Нуссельта корреляция является наиболее подходящим для описания конвективный перенос тепла практически во всех практических термопарами 5-6, предпочтительно у Коллисом и Williams 8.

Число Нуссельта корреляции должен быть заменен в стационарном состоянии конвективно-радиационного баланса (уравнение 3) и пренебрегая малыми температурной зависимости, формируются система из двух уравнений с двумя неизвестными (а именно Τ г и U),

Уравнение 4 (4)

т "ВОК: Keep-together.within-страницу =" 1 "> и

Уравнение 5 (5)

Уравнения (4) и (5) должны быть решены итеративно вместе в каждой точке, так как в газовой фазе проводимостей и кинематические вязкости являются функцией температуры. Температура шарика должна использоваться в качестве первой итерации температуры газа, чтобы оценить теплопроводность и кинематическая вязкость, с повторно принятым итеративного значения, пока низкие ошибки не подошли. При решении уравнений, представляется , что поправка излучения (то есть, разница между показаниями термопары и фактической температурой) возрастает для термопар большего диаметра и уменьшается с увеличением скорости потока над бусинки. D W 1 и d ш 2 в уравнениях , (4) и (5) Repнегодуют диаметры провода термопары, используемые в нашем исследовании.

Излучатель- буртика (ε дц) можно найти также в зависимости от температуры с использованием метода , описанного Якоба 9. В своем анализе, Якоб решает волновые уравнения Максвелла для комплексных показателей преломления на металлической поверхности в зависимости от его электрического сопротивления. Предположение берется в пределе низкого сопротивления и больших показателей преломления, что справедливо для металлов, что дает простую корреляцию для полусферической излучательная платины (Pt), как,

Уравнение 6 (6)

где, для платины, т е ≈ р е, 273 Т / 273, с Т в К и т е, 273 <EM> = 11x10 -6 Ω см.
Таким образом, коэффициент излучения платины становится 5-6

Уравнение 7 (7)

при 0 <T <2330 К. теплоотдачей термопары шарика или перехода, как это видно в уравнениях. (4) и (5), следовательно, может быть оценена с использованием выше выражение. Итерация не является необходимым для уравнений. (6) и (7), так как фактическое значение температуры шарик известно, только температура газа и скорость в уравнениях. (4) и (5) должны быть решены итеративно.

В ходе экспериментов, два термоэлемента были пройден точно на одних и тех же точках измерения и данные отбирали для учета коррекции излучения в измерении температуры. Поправки применяются в результате Oе переборе уравнениям. (4) и (5) были маленькими, например , только +79 К за 50 мкм термопара проволоки диаметром при 1700 K и менее 5 K вблизи топливной поверхности 6. Поскольку термопарами также поперечные области высоких градиентов температуры рассмотрение потерь проводимости через провод следует также учитывать, однако из-за малых поперечных сечений термопары проводов, были рассчитаны такие ошибки, чтобы быть <1%, поэтому никаких исправлений не было необходимости 5-6.

С поверхностью топлива, расположенного в центре воздушного потока на выходе из аэродинамической трубы, легкий доступ к поверхности топлива был предусмотрен микро термопары и измерений анемометра термоанемометрических. Во время холодеет потока аэродинамической трубы (без горения) от скорости набегающего потока, U ∞ аэродинамической трубы калибруют с использованием термоанемометра , который сэмпл со скоростью 50000 выборок / сек на общую duratioп 10 сек на каждую точку. Профиль скорости вдоль выходного отверстия по всей длине туннеля было принято, показывая, что последовательное пробкового режима потока, исходящий от центра выходного отверстия туннеля. Это, как ожидается, для квадратного канала, например, на выходе из нашей аэродинамической трубе. Предыдущие измерения по Сфорца и др. 10 показали , что потенциал длины сердечника квадратного струи с числом Рейнольдса Re d от 2,6 до 8,8 х 10 4 должно быть около 5 г ниже по потоку от выхода, где d представляет собой высоту канала. При D = 30,48 см, ширина выходного отверстия туннеля ветра, Re d находится в пределах от 1,5 х 10 4 и 3,9 х 10 4 означает образец остается в течение 1 суток (20 см) на выходе из туннеля. Повторяемость этих измерений была в пределах 3% от среднего значения.

Температуры были измерены по поверхности зажженной листа 10 см х 10 см х 1,27см ПММА помещали на выходе из аэродинамической трубе , работающей при U ∞ = 0,79 м / с и 2,06 м / с. Процедуры , описанные выше , были использованы для захвата измерения температуры , которые не являлись dimensionalized с точки зрения нормальной длины у * = у / л и температуры, Т * = (T - T W, P / T фл, объявление - Т ш, р) , где Τ ш, р и Т й, объявления представляют собой стену и адиабатических температур пламени, соответственно , для данного топлива, положение у нормали к поверхности топлива , где измеряется температура и L длина поверхности топлива. Безразмерный градиенты температуры по нормали к поверхности , то были вычислены, (∂ T * / ∂ у *) у * = 0 подгонкой полином пятого порядка в безразмерных температур и извлекая наклон на поверхности топлива, у * = 0.

Рисунок 2 (а) показывает эти безразмерные температурные градиенты по длине поверхности топлива. Они явно самый высокий на переднем крае поверхности топлива, где пламя ближе всего к поверхности топлива, а также уменьшить к задней кромке (х = 100 мм), где пламя наиболее удаленном от поверхности топлива. Безразмерные температурные градиенты могут быть использованы для определения локального массовой скорости горения путем применения соотношения 4,6,

Уравнение 8 (8)

где В массоперенос количество данного топлива, к W теплопроводности воздуха , измеренную при температуре стенки, с р удельная теплоемкость воздуха , измеренную при адиабатической температуре пламени топлива, а L </ EM> длина поверхности пиролиз топлива. Местное массовая скорость горения , то установлено , что варьировать в манере , подобной безразмерных температурных градиентов, как показано на рисунке 2 (б).

В отличие от жидкого топлива, для ПММА локальная скорость массового сжигания также может быть приближена апостериори путем измерения местной поверхности регрессии через фиксированные интервалы времени 2,11. Образцы PMMA были сожжены при типичных условиях в течение периодов времени, начиная с 50 сек и увеличивается на 50-секундными интервалами с последующим вымиранием образца. Массовый расход пиролиза для ПММА вычисляется в каждой точке х местоположении вдоль центральной оси симметрии , используя приближение первого порядка дается Пиццо и др. 11, который обсуждался в литературе в других 4-6. Средняя плотность ПММА, ρ s = 1190 кг / м 3 был использован наряду с измеренной поверхностной регрессии вдоль поверхности топлива кдостичь скоростей потери массы в течение каждого 50 с интервалом по длине образца топлива. Хотя более короткий шаг по времени хотелось бы, ошибки в измерении сделать это становится нецелесообразным , когда временные шаги менее чем 50 сек 5.

Для сравнения ставки местных потери массы от термопар с теми из профилей регрессии, данные из топлива прогара раз 100 и 150 с были использованы для сравнения местные скорости горения массовые показанные на рисунке 2 (б). Эти времена соответствуют примерно то же самое время были приняты эти измерения. Как видно на рисунке, оба метода измерения скорости локальной массы горения появляются очень близко друг к другу, предлагая методологию хорошо подходит для этих видов пламени.

Для конвективно с преобладанием пламени, таких, как эти маленькие, ламинарные те, градиенты температуры на поверхности топлива также могут быть использованы для извлечения CONконвективных тепловых потоков, поскольку они, по существу, непосредственно связан с градиентом температуры на поверхности. Используя измеренные скорости потери массы, составляющие пламени теплового потока также могут быть извлечены вдоль зоны пиролиза. Используя несколько приближений к балансу тепла на поверхности топлива, перечисленных в списке литературы в другом месте 2-3, эти компоненты могут быть определены по поверхности горящей плиты ПММА. На рисунке 3 показан этот результат, для пламени ПММА стабилизирован окружающего воздуха свободно -stream скорость U ∞ = 2,06 м / сек. Таким образом, метод может быть чрезвычайно полезным при оценке нескольких мер для описания горения небольших образцов топлива, что приводит к более полное понимание процесса горения, в частности, отношения между твердой и газовой фазой.

Рисунок 1
Рисунок 1. ЭкспериментАль Setup. (а) Схема экспериментальной установки для измерения скорости потери массы и профили температуры по принудительной конвекции диффузии пограничного слоя пламени. (Б) Экспериментальная установка для исследования границ пламени диффузионного слоя при принудительном потоке. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

фигура 2
Рисунок 2. Температурный градиент и локальные результаты скорости горения. (А) Изменение нормальных безразмерных температурных градиентов вдоль поверхности топлива для пограничного слоя диффузионного пламени ПММА при U ∞ = 0,79 м / сек и 2,06 м / сек, соответственно. (Б) Изменение локальных массовых скорости горения для пограничного слоя ПММА diffusiна пламени при различных условиях свободного потока. Местные средства массовой скорости горения , полученные с помощью безразмерных температурных градиентов сравнивается с экспериментальными данными , полученными с помощью регрессии поверхности ПММА. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3
Рисунок 3. Результаты теплового потока при принудительном потоке. Распределение различных компонентов пламени теплового потока в зоне пиролиза для пограничного слоя диффузионного пламени ПММА при U ∞ = 2,06 м / сек. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Discussion

Цель данного исследования заключалась в разработке новой методологии для оценки местных ставок для массового сжигания жидких и твердых топлив при различных потока полевых условиях. В исследовании рассмотрены два случая свободной конвекции диффузии пограничного слоя пламени и вынужденных граничных конвекцией диффузионного слоя пламени, установленные в различных условиях свободного потока, с использованием как жидкие, так и твердые виды топлива.

Местные скорости горения, измеренные с помощью измерений с помощью термопары тонкой проволоки по обоим жидкого топлива пропитанной фитилей и над твердыми плитами из ПММА были найдены, чтобы соответствовать другие способы оценки, а именно измерения регрессии топлива. Эти градиенты температуры вблизи поверхности топлива определялись с использованием корреляции , основанную на аналогии Рейнольдса 12-13 , что, в то время как , когда требуется постоянное ламинарное сгорание, работал очень хорошо для малых выборок шкалы, в конечном счете , приводит к данным в пределах точности 15% для средних результатов и многое больше для местного measuremЭнты 4-6. Скоррели- фактором для этих измерений локальных скоростей потери массы зависит от числа Spalding массопереноса репрезентативного топлива и других теплофизических свойств топлива , который может быть вычислен заранее. Полученные результаты свидетельствуют о том, что этот метод может быть полезен для извлечения этих величин и понять сжигание мелких видов топлива более подробно в будущем.

Другие исследования в литературе расширили представительную работу здесь включения численного моделирования 4 и эксперименты на вертикально ориентированных образцах, свободно горение 4,5, так и горизонтально установленные образцы при температуре окружающей ветра 6. Для этих конфигураций, компоненты тепловых потоков также были определены локально над поверхностью топлива с использованием той же тонкопроводный термопара метод очень близко к уплотняемой поверхности топлива. В то время как компоненты теплового потока были измерены в прошлом с помощью встроенных датчиков, Тхиs метод является минимально инвазивной и предлагает прямое измерение конвективных тепловых потоков, которое не было возможно раньше.

Особое внимание следует принимать во время экспериментов при выборе конкретных конфигураций и настроек устройства. В этих экспериментах, термоэлементы выбран для шага 3.2 выступающем из маленькой керамической трубки, сохраняя натяжение проволоки и делает расположение термопарой относительно фиксированной. С помощью термопары провода, подвешенные над всей пламени без трубки бы уменьшить возможные помехи от керамической трубы, тем не менее было бы сделать местонахождение конкретного местоположения термопарой гораздо более изменчивы, как проволока имеет тенденцию к расширению с ростом температуры. Иногда изменения в конфигурации может вызывать эффекты по всей ширине образца (например, наклоненную образца). Если настройка изменяется от изученные в прошлом 4-6, вокруг шага 4,14 от времени проверки , что температура пламени MEAмерения по всей ширине образца показывают никакого существенного различия не должны быть приняты (т.е. 2-D предположение еще ​​имеет место). В противном случае, система отображения 3-D необходимо будет реализовать.

Наиболее важные шаги при выполнении экспериментов должны делать с подготовкой топлива и надлежащего использования термопар. Даже незначительные отклонения в расположении термопар может привести к ошибкам, поэтому необходимо соблюдать осторожность при размещении термопары с шагом 3.2, 4.13 и 4.14. В качестве топлива Фитиль также должен быть установлен таким образом, что, как плоская поверхность, как это возможно сохраняется (этап 2.1) и все присадочный материал должен быть запеченные из фитилей (этап 2.1.1).

Система выпуска выхлопных газов, активируется на этапе 4.1 также следует сохранить в качестве минимальной или изолированы, как можно ближе к эксперименту, чтобы помочь устранить нарушения потока. Это должно быть проверено путем обеспечения маленькую свечу не продувается, где тест будет проходить (без ветра). Диафрагм экраны, Отдельный объект или закрытый тестирование в большом пространстве может быть использовано для достижения этой цели. На этапе 4.2, твердое топливо должно происходить как можно более равномерно. В то время как пропан факел не является самым идеальным источником , чтобы сделать это, эксперименты не были найдены , чтобы быть чувствительным к источнику зажигания в прошлой работе 4-6. Чувствительность к источнику возгорания должны быть задокументированы в ходе экспериментов путем изменения времени или интенсивности воздействия и наблюдая результаты на постоянной скорости массового горения. Если наблюдается чувствительность лучистый панель должна быть альтернативно использоваться для воспламенения образцов. Твердое топливо, или любое топливо, которое не имеет большого (> 300 сек) устойчивый область горения по наблюдениям темпов потери массы должны иметь отображение температуры, взятых в течение короткого участка. Например, на этапе 4.13 рекомендуется отображение для пластмассового, которое будет принято в течение первых 150 секунд, в то время как топливо все еще является относительно плоской и поверхности регрессии были хорошо документированы. Измерения поверхности регрессии могут использовать ImageJ или другое программное обеспечение, подобное изображение для измерения пикселей на фотографиях и конвертировать в длину. В качестве альтернативы, цифровым микрометром может быть использован для измерения поверхностной регрессии твердой пластины после того, как он остынет (обратите внимание на поверхность "пузырения" материалов, таких как ПММА должны быть отшлифованы первым).

Предлагаемое соотношение скорость горения основывается на ламинарном предположений, тем не менее, он выдвинул гипотезу, что эта методика должна следовать аналогичной формы для турбулентного горения поверхности топлива, хотя и с измененной функциональной зависимости, которые должны быть определены экспериментально. Работа, представленная здесь, может быть впоследствии продлен до турбулентного горения пограничного слоя и связанных с ними взаимодействий между турбулентностью и тепловыделения газофазного, которые управляют падающий поток тепла к поверхности топлива может быть дополнительно исследованы.

Теория, на которой основывается корреляция скорость горения также пренебрегает излучение. Теория упрощена леADING к неопределенности в своих прогностических возможностей в условиях, которые не охватываются настоящей работы. Например, данная методика не может работать на высоких коптящем пламени, где поток тепла к поверхности в значительной степени радиационный. Для больших турбулентных пламени стены, где радиационный поток тепла к уплотняемой поверхности топлива высока, предлагаемая корреляционная скорость горения может или не может работать. Включение радиационных эффектов в предложенной корреляции, таким образом, желательно, и дальнейшие исследования должны быть проведены для того, чтобы определить эту зависимость. Эта область требует улучшений в модели, если уверенные методы прогнозирования должны быть достигнуты для таких пламени.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Thermocouples with connectors and clamps
Unsheathed Fine Gauge T/C P13R-002 Omega Engineering, Inc. Fine wire microthermocouples (R-type)
Unsheathed Fine Gauge T/C P13R-003 Omega Engineering, Inc. Fine wire microthermocouples (R-type)
Ceramic 2 hole round - 5 pk TRX-010364-6 Omega Engineering, Inc. Ceramic tubes to hold the fine wire thermocouples
Thermocouple extension wire EXTT-RS-24-100 Omega Engineering, Inc. Thermocouple extension wire
Male Female Connectors SHX-R/S-MF Omega Engineering, Inc. Connectors for R-type thermocouples 
Accessories MSRT-116-10 Omega Engineering, Inc. Rubber tubes for maintaining grip for the ceramic tubes at the connectors's end
Traverse mechanism
X slide, travel = 10 inch, 0.025 in/rev, limits, NEMA 17 XN10-0100-E25-71 Velmex Inc. Velmex unislide
Vexta type 17, 1.8 deg/step 2phase, single shaft stepper motor PK245-01AA Velmex Inc. Stepper motor 
Mounting cleat, standard using 6-32 bolts XMC-2 Velmex Inc. Mounting accessories for the given Velmex unislide
6-32 x 7/16 SH Cap Screw for Xslide in X & Y axis XMB-1 Velmex Inc. Mounting accessories for the given Velmex unislide
X slide, travel = 10 inch, 0.025 in/rev, limits, NEMA 17 XN10-0100-E25-71 Velmex Inc. Velmex unislide
Vexta type 17, 1.8 deg/step 2phase, single shaft stepper motor PK245-01AA Velmex Inc. Stepper motor 
Mounting cleat, standard using 6-32 bolts XMC-2 Velmex Inc. Mounting accessories for the given Velmex unislide
6-32 x 7/16 SH Cap Screw for Xslide in X & Y axis XMB-1 Velmex Inc. Mounting accessories for the given Velmex unislide
Control, 2 Axis programmable stepping motor control, 1 motor at a time VXM-2 Velmex Inc. Stepper motor controller
USB to RS232 DB9 Serial Communication cable 10 ft RPC-USB-RS232-3M Velmex Inc. Serial communication cable between the stepper motor controller and  computer
Data acquisition hardware
NI 9214 16-Ch Isothermal TC, 24-bit C Series Module for high accuracy thermocouple measurements (includes terminal block) 781510-01 National Instruments Thermocouple data acquistion card
Power Cord, AC, U.S., 120 VAC, 2.3 meters 763000-01 National Instruments Power cord for the 8 slot C-DAQ chassis
cDAQ-9178, CompactDAQ chassis (8 slot USB) 781156-01 National Instruments C-DAQ chassis for NI 9214 and NI 9239
EMI Suppression Ferrite for NI 9229/39 BNC 782801-01 National Instruments Accessories for NI 9239 data acquistion card
NI 9239 BNC, 4-Ch +/-10 V, 50 kS⁠/⁠s per channel 780181-01 National Instruments Data acquistion card for hot wire anemometer system
cDAQ-9171, CompactDAQ chassis (1 slot USB) 781425-01 National Instruments C-DAQ chassis for NI 9214 
Cameras
Nikon D7100 24.1 MP DX-Format CMOS Digital SLR with 18-105 mm f/3.5-5.6 AF-S DX VR ED Nikkor Lens Nikon D7100 Amazon Digital SLR camera for taking top-view flame photographs
Canon EOS Rebel T5 DSLR CMOS Digital SLR Camera and DIGIC Imaging with EF-S 18-55 mm f/3.5-5.6 IS Lens Canon EOS Rebel T5 DSLR  Amazon Digital SLR camera for taking side-view flame photographs
Mass balance
Mettler-Toledo, MS32001L Balance Prec 32,200 g x 0.1 g 97035-654 VWR Precision electronic mass balance for measuring average mass burning rate
Mini CTA system
MiniCTA Anemometer Package for wire- and film-probes 9054T0461 Dantec Dynamics Hot wire system for measuring velocities and turbulence intesity at the wind tunnel outlet
Wind tunnel equipment
1/2 in. x 4 ft. x 8 ft. C-3 Whole Piece Birch Domestic Plywood Model # 833185 Home Depot Used to make the laboratory scale wind tunnel
Woodgrain Millwork WM 206 11/16 in. x 11/16 in. x 96 in. Wood Pine Corner Moulding Model # 109610 Home Depot Used to make the laboratory scale wind tunnel
Extension Spring, Loop Ends, 6.562" Overall Length, Pack of 6 1330K26 McMaster-Carr Used to make the laboratory scale wind tunnel
Strainer Grade Wire Cloth, 30x30 Mesh, 0.0130" wire diameter. 12"x12" sheet 9241T41 McMaster-Carr Used to make the laboratory scale wind tunnel
Strainer Grade Wire Cloth, 40x40 Mesh, 0.0065" wire diameter. 12"x12" sheet 9241T42 McMaster-Carr Used to make the laboratory scale wind tunnel
Mobile Lift Table Foot-Operated, 600# Capacity, 10" - 33" Table Height 2791T22 McMaster-Carr Table to hold the experimental setup
ebm-papst p/n: G3G250-MW75-05 (EC Centrifugal blower, 200-240 V, 3-phase, 50/60 Hz, M3G112-EA motor, 2.2 kW) G3G250-MW75-05 Ebm papst Blower for the wind tunnel
ebm-papst p/n: HX0C-003-000-04 (Controller) HX0C-003-000-04 Ebm papst Pulse width modulation controller for controlling the speed of the blower
8020 1” X 1” T-SLOTTED PROFILE  8020-1010 80/20 (Rankin Automation) Used to create a framework for the wind tunnel
Momentive/GE Silicone Sealant RTV108, 10.1-oz Cartridge, Semi-Clear 7545A472 McMaster Carr Sealant for the wood
Software
LabVIEW Contact vendor National Instruments Used for continuous temperature data acquistion and analysis. Alternatively used for positioning the thermocouple.
Mettler Toledo mass balance software Contact vendor Mettler Toledo Used for measuring the mass loss rate of the condensed fuel wick / solid plate with time
ImageJ Free download NIH, http://imagej.nih.gov/ij/ Used for measuring the flame standoff distance and surface regression of the solid fuel plate
Matlab Contact vendor Mathworks Used for post-processing of data
Fortran 90/95 Contact vendor The Fortran company Used for post-processing of data
Materials
Methanol  UMD Chem Store NA Liquid fuel
Ethanol  UMD Chem Store NA Liquid fuel
safety glasses UMD Chem Store NA Used for safety purpose
spray bottle UMD Chem Store NA Used for carrying water in case of emergency
Syringe 60 cc UMD Chem Store NA Used for soaking the liquid fuel wick with liquid fuels
Optically Clear Cast Acrylic Sheet, 1/8" Thick, 24" x 48" Mc master carr 8560K262 Solid fuel PMMA
Loctite Proxy Pak (Hi-temp adhesive) Mc master carr 7556A33 Used for covering the sides of the wick with aluminum foil
Hi-Temp Aerosol Spray Paint (Black) Mc master carr 7832T1 Used for painting the insulation 
Self-Igniting Economy Propane Gas Torch Adjustable Flame, 4,179 Btu/hr Mc master carr 78245A3 Propane torch for igniting the solid fuel plate
Heat-Resistant Cotton Glove W/Nitrile Coating, 400 Deg F Max Temp, 10" Lg, Large Mc master carr 56025T1 Used for safety purpose
Modular Protective Screen with Tie-on Curtain, 6' Height x 4' Width Abrasion-Resistant Fiberglass Mc master carr 9145T84 Fire-resistant curtain for the background
Multipurpose Aluminium Alloy 6061 .125" thick, 12" x 24" Mc master carr 89015K28 Used for holding the insulation
Marine grade plywood 1/2" thick, 12" x 24" Mc master carr 1125T32 Used for holding the experimental setup
Multipurpose Aluminium Alloy 6061 U-channel, 2" base x 1-1/4" legs, 1' length Mc master carr 1630T473 Used for holding the aluminum plate, insulation and wick
Architectural Anodized Aluminium (Alloy 6063) 90 deg angle, 1/8" Thk, 1/2" x 1/2" legs, 6' L Mc master carr 4630T21 Used for holding the aluminum plate, insulation and wick
Aluminium Inch T-Slotted Framing System Concealed 90 degree connector, for 1" extrusion Mc master carr 47065T155 Used for holding the aluminum plate, insulation and wick
Aluminium Inch T-Slotted Framing System Extended 90 degree bracket, Single, 4 Hole, for 1" extrusion Mc master carr 47065T175 Used for holding the aluminum plate, insulation and wick
Aluminium Inch T-Slotted Framing System Four-Slot single, 1" solid extrusion, 4' length Mc master carr 47065T101 Used for holding the aluminum plate, insulation and wick
1/2" x 48" x 36" (Superwool 607 insulation board) 1 carton containing 12 sheets Mccormick Insulation Superwool 607  Insulation material for making the wick and the wick holder

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Babrauskas, V., Peacock, R. D. Heat release rate: the single most important variable in fire hazard. Fire Safety J. 18 (3), 255-272 (1992).
  2. Pagni, P., Shih, T. M. Excess pyrolyzate. Proc. Combust. Inst. 16 (1), 1329-1343 (1977).
  3. Orloff, L., Modak, A. T., Alpert, R. Burning of large-scale vertical surfaces. Proc. Combust. Inst. 16 (1), 1345-1354 (1977).
  4. Singh, A. V., Gollner, M. J. Estimation of local mass burning rates for steady laminar boundary layer diffusion flames. Proc. Combust. Inst. 35 (3), 2527-2534 (2015).
  5. Singh, A. V., Gollner, M. J. A methodology for estimation of local heat fluxes in steady laminar boundary layer diffusion flames. Combust. Flame. 162 (5), 2214-2230 (2015).
  6. Singh, A. V., Gollner, M. J. Local burning rates and heat flux for forced flow boundary-layer diffusion flames. AIAA J. 54 (2), 408-418 (2016).
  7. Collis, D., Williams, M. Two-dimensional convection from heated wires at low Reynolds numbers. J. Fluid Mech. 6 (3), 357-384 (1959).
  8. Jakob, L. M. Heat Transfer. , Wiley. New York, USA. (1967).
  9. Sforza, P., Steiger, M., Trentacoste, N. Studies on three-dimensional viscous jets. AIAA J. 4 (5), 800-806 (1966).
  10. Pizzo, Y. Experimental observations on the steady-state burning rate of a vertically oriented PMMA slab. Combust. Flame. 152 (3), 451-460 (2008).
  11. Chilton, T. H., Colburn, A. P. Mass transfer (absorption) coefficients prediction from data on heat transfer and fluid friction. Ind. Eng. Chem. 26 (1), 1183-1187 (1934).
  12. Silver, R. Application of the Reynolds analogy to combustion of solid fuels. Nature. 165, 725-726 (1950).

Tags

Инженерная выпуск 112 Рейнольдс аналогия микро термоэлементы температурные градиенты массовые скорости горения тепловые потоки диффузия пламени
Экспериментальная методика оценки тепловых потоков и локальной скорости горения в установившемся ламинарном пограничном слое диффузионных пламен
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Singh, A. V., Gollner, M. J.… More

Singh, A. V., Gollner, M. J. Experimental Methodology for Estimation of Local Heat Fluxes and Burning Rates in Steady Laminar Boundary Layer Diffusion Flames. J. Vis. Exp. (112), e54029, doi:10.3791/54029 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter