정상 층류 경계층 확산 불길에 지역 열 플럭스와 불타는 환율의 평​​가에 대한 실험 방법론

1Department of Fire Protection Engineering, University of Maryland
Engineering
 

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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).

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Abstract

응축 상 연료의 연소 현실적인 행동을 모델링하는 인해 기상 화 및 응축 상 연료 사이의 계면에서 발생하는 복잡한 상호 작용을 확인하는 무능력 부분에 손이 닿지 남아있다. 현재의 연구는 층류 경계층에서 가연성 압축 된 연료 표면과 기체 상 불길 사이의 역동적 인 관계를 탐구 할 수있는 기술을 제공한다. 실험은 이전에 고체 및 액체 연료 둘다 모두 강제하고 무료 대류 환경에서 진행되고있다. 레이놀즈 유추에 기초하여 고유 한 방법은, 연료 표면의 국부 온도 구배를 이용하여 이러한 층류 경계층 확산 화염 로컬 질량 연소 속도와 화염 열유속을 추정하기 위해 사용 하였다. 로컬 질량 연소 속도와 화염의 대류 및 복사 열 피드백은 2 축 트라 베르 의해 벽 근처 매핑 온도 구배를 사용하여 모두 열분해 플룸 영역 측정했다자체 시스템. 이러한 실험은 시간 소모적이며, 축합 연료 표면 착화 다음 시간의 제한된 기간 동안 지속적으로 연소하도록 설계 도전 할 수있다. 연료 표면 근방의 온도 프로파일은 국부 온도 구배 합리적인 추정을 포착하기 위해 매우 높은 공간 해상도 축합 연료 표면의 정상 연소 동안 매핑 될 필요가있다. 열전대에서 복사 열 손실에 대한주의 깊은 수정은 정확한 측정을 위해 필수적이다. 이러한 이유로, 전체 실험 구성으로 인해 마이크로 - 열전쌍의 위치에 가장 오류를 제거, 컴퓨터 제어 이송기구를 자동화 할 필요가있다. 단계에 대한 개요를 재현 벽 근처의 온도 구배를 캡처 설치되어 연소 속도와 열유속 지역을 평가하기 위해 그들을 사용한다.

Introduction

중요한 발전이 지난 세기에 걸쳐 화​​재 안전 연구의 영역에서 이루어지고 있지만, 화염 확산 속도를 예측하는 것은 여전히​​ 다양한 구성의 많은 재료에 대한 도전 남아있다. 화염 확산 종종 발화의 초기 소스로부터 나오는 새로운 요소의 점화 일련 같은 내장 또는 자연 환경 중 하나로 진행한다. 이 unignited 요소에 난방 요금에 기여하기 때문에 개별 연소 물질의 연소 특성에 대한 지식은, 화염 확산이 속도를 예측하기 위해 중요합니다. 연료 요소의 열 방출 속도 (HRR)을 따라서 불 연구 (1)의 가장 기본적인 양 인용 된 응축 상 연료의 연소 (중량 손실) 비율, 즉 증발 속도와 대략 동일하고 고체 연료, 액체 연료 또는 열분해 속도.

연소 속도는 메이터의 난연성의 기준으로 생각할 수있다IAL 및 화재 위험 분석에있어서 중요한 매개 변수 및 화재 진압 시스템의 설계이다. 직벽의 지방 질량 감소 (또는 연소) 속도 M "F는 특히,이며, 이러한 벽 화염 확산 화재 성장 및 에너지 방출율 내의 많은 화재와 관련된 문제에 중요한 변수 인클로저 화재, 연기 및 고온 가스 기둥의 확산 직벽에 상향 화염 확산 예측 화염 높이를 계산하며, 전체 에너지의 방출 속도에 따라 다르다. 즉, 차례대로 직접적으로 영향 벽 2-3의 전체 열분해 영역에 걸쳐 적분 로컬 질량 손실율. 이러한 통합 질량 손실 비율의 기술은 비교적 잘 알려져 있지만, 연료 표면을 따라 증분 위치에서의 질량 연소율 기술은 잘 알려져 있지 않다 실험 기술은 측정 할 수 있기 때문에 이러한 비율은 매우 제한되어있다.이 "로컬"대량 연소 속도를 제공하는 기술정보는 추가로 다른 연료 또는 서로 구성을 구별하는 메커니즘을 이해하는 연구를 가능하게 응축 연료의 연소에 증가 된 통찰력을 제공 할 수있다. 대부분의 물질이 먼저 작은 규모로 평가되는 바와 같이 (예를 들면, 원추 열량계 1) 논리 첫번째 단계는 응축 된 연료 표면 위에 작은 층류 확산 화염 현지 질량 연소 속도를 측정하는 기술을 제공하는 것이다.

여기에 제시된 작품은 압축 된 연료 표면을 통해 설립 정상 층류 화염에 실험을 수행하기위한 실험 방법 및 프로토콜에 대해 설명합니다. 마이크로 열전대를 사용하여 로컬 온도 구배의 추정이 불길 4-6 로컬 질량 연소 속도와 열 플럭스의 추정에 특히 유용한 기술이다. 문헌 데이터의 분석은 conden 현지 열전달 연소 및 마찰 계수를 결정하는 데 어려움을 나타낸다물리학을 이해하고 특정 화재의 확산 4-6 드라이브 기본 메커니즘에 중요한 나오지 연료 표면. 아마도 남아 연료 표면 로컬 위치에서 가장 잘 측정 불 속성 한 열 플럭스의 성분을 측정하기 어려웠있다. 이러한 연료의 다양성 열유속 확장 성, 열유속 게이지 기술이 정상 상태를 달성하고 다른 어려움 등의 효과는 문헌 4에 사용할 데이터의 넓은 분산에 기여했다. 높은 정밀도로 로컬 온도 구배의 측정이 변동성을 완화하고 또한 층류 벽 화재, 정규 화재 연구 문제의 수치 적 검증에 사용될 수 열전달 상관 관계를 제공하는 데 도움이 될 것입니다. 이러한 실험은 층류와 난류 경계층의 축합 가연성 연료 표면 및 기상 화 간의 동적 관계를 탐구 유용에스. 정확하게 정확하고 반복 가능한 방식으로 이러한 온도 구배를 포착하는 방법을 설명한다.

Protocol

실험 1. 계획

  1. 화재 또는 연소 연구 실험실에 들어가기 전에 지침 및 안전주의 사항을 따르십시오. 안전 교육은 일반적으로 새로운 사용자를 위해 필요합니다.
  2. 필요한 테스트를 수행하기 위해 사전에 실험을 예약합니다. 실험에 필요한 연료 및 필요한 장비의 수송의 세부 사항을 고려한다.
  3. 관심있는 액체 또는 고체 연료 실험을 확인합니다. 이에 따라 재료를 준비합니다.

재료 및 계측 2. 준비

  1. 액체 연료 실험에 다공질 불연 재료 (알칼리 토금속 실리케이트 양모)의 연료 구를 준비한다. 이전 실험 4-6 활용 한 8cm × 8 cm X 무료 대류 시험을위한 1.27 cm, 10 cm × 10 cm X 1.27 cm 강제 대류 테스트를위한 두꺼운 시트를.
    1. 위해 프로판 토치에서 확산 화염에 노출에 의해 약 20 분 동안 주어진 연료 심지를 구워심지 내부에 유기 바인더를 구울 수 있습니다.
    2. 윅의 측면에서 액체 연료의 누설을 제거하기 위해, 자유롭게 상면을 제외하고 심지의 모든면을 커버하는 주사기 액상 규산 나트륨을 적용한다.
    3. 알루미늄 박과 윅의 상면을 제외한 모든 방패. 윅의 측면에 알루미늄 박을 붙여, 고온 접착제를 사용한다.
  2. 고체 연료 실험을 위해, 고체 연료의 시트를 잘라. 이전 대류 실험 2의 8 cm × 8 cm X 투명한 캐스트 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA)를 1.27 cm 두께의 시트가 사용되었다.
  3. 이후 시료를 탑재 한 연료 샘플의 동일한 크기의 세라믹 섬유 절연 기판의 판의 슬롯을 잘라. 종종, 연료 심지 같은 불연성 다공질를 사용; 그러나 고온 매트 블랙 페인트로 밀봉.
  4. 주어진 데이터 수집 하드웨어 및 소프트웨어를 확인합니다. 소프트웨어를 열고 성질을 확인필요한 시험을 실시하기 전에 ature 매핑 알고리즘.

실험 설정 3. 준비

  1. 가 충분히 멀리 떨어진 소정의 화염의 전체 측면도가 포착되도록 연료의 중심 축과 정렬되도록 측면도 디지털 일안 리플렉스 카메라를 배치했다.
    1. 강제 대류 FL 에임스 화상 열분해 영역에서의 FL AME 스탠드 오프 거리를 계산 16cm X 8cm의 영역을 덮고있는 연료 시험편의 중앙에 볼의 파이 ELD.
  2. 연료 샘플 위의 이송기구를 놓습니다. 치료와 이송 장치의 수평 축에 50 μm의 와이어 직경 마이크로 열전대를 연결합니다.
  3. 프로그래밍 스테퍼 모터 컨트롤러를 켭니다.
  4. 강제 흐름 실험, 전원을 풍동의 원심 송풍기의 경우.
  5. 전력 설정 rangi와 7000 Hz의 주파수로 펄스 폭 변조 (PWM) 제어기를 집합16 %에서 열선 유속계 확인 상이한 속도 송풍기, 50 % ng 내지.
  6. 테스트를 진행하기 전에 안전 안경 및 내화 손 장갑을 착용 할 것.
  7. 각 테스트하는 동안, 채도의 그 지점까지 액체 연료 (메탄올 또는 에탄올)과 심지를 담가. 8 cm × 8 cm X 1.27 cm 두께의 심지를 들어, 90 ml의 완전하면서 10 cm × 10 cm X 1.27 cm 두께 심지 두 개의 60 mL를 주사기를 사용하여 심지 담가 충분했다 120 ml의 충분한 것으로 밝혀졌다.
  8. 연료 심지 홀더에 조심스럽게 연료 젖은 심지 / 고체 연료 판을 놓습니다. 각도 게이지와 연료 심지 표면의 평탄도를 확인합니다.
  9. 물질 수지 소프트웨어를 열고 USB 인터페이스 설정을 확인합니다. 질량 균형을 확인하고 검사 전 그 읽기를 확인합니다.

연소 또는 화재 연구소 4. 실행 실험

  1. 실험의 각 세트를 완료 한 후 배기 설정하여 실험 시설의 적절한 환기를 확인합니다. 이자형xhaust은 최소 또는 흐름의 장애를 제거하기 위해 실험하는 동안 가능한 한 격리해야한다.
  2. 샘플을 점화하기 전에 연료 표면의 중심 축을 따라 정렬되는 그래프 종이 또는 자하는 시트의 사진을 촬영하여 사이드 뷰 디지털 카메라 교정. 보정 이미지의 평균 픽셀 / mm 수를 가져옵니다. 화상의 후 처리 동안 픽셀 / mm이 값을 사용하여 (ImageJ에 상기 측정 스케일을 설정).
  3. 순간적으로 액체 연료 심지를 위해 닿지 고체 연료를 50 ~ 60 초 동안 표면에 균일하게 불꽃을 통과, 프로판 토치에 연료를 점화.
  4. 즉시 균일 점화 후 실험 시간을 시작합니다. 레코딩 시간을 나타 내기 위해 스톱워치를 사용합니다.
  5. 질량 균형 소프트웨어의 데이터 취득 버튼을 누른다.
  6. 타임 드 간격 동안 심지의 질량 손실을 모니터링하고 측정 파일에 기록. g에 대한 질량 균형 소프트웨어를 사용하여iven 목적.
  7. 반복 재현성을 보장하기 위해 동일한 조건에서 4.3 여러 테스트를위한 4.6 단계를 반복합니다.
  8. 질량 손실의 선형 피팅 높은 R 2 값을 갖고, 정상 연소 체제를 결정하기 위해 대 시간 곡선 질량 손실을 사용한다.
  9. 비정상 고체 연료를 사용하는 경우, 표면의 회귀를 측정하기 위해 연소하는 점화 50 초 단위에서 샘플을 구울 (예를 들어, 50 초 100 초, 150 초)입니다.
  10. 컷 회귀 테스트를 위해 냉각 한 후 중심선을 따라 고체 연료를 연소.
  11. ImageJ에로 절단 고체 연료 및 부하의 사이드 뷰 사진을 가져 가라. 통치자와 CM하는 픽셀을 변환하여 유선 위치에서 회귀를 측정한다. 단계 절차에 의해 단계는 ImageJ에 주어진 이미지가 본 계약에 나열되어 처리합니다.
    1. 이미지 열기 → 파일 선택을 통해 ImageJ에있는 고체 연료 시료의 열기 사이드 뷰 사진입니다.
    2. ImageJ에있는 고체 연료 시료의 (통치자로) 교정 이미지를 엽니 다오픈 교정 이미지 → 파일 선택을 통해.
    3. 교정 이미지와 고체 연료 샘플 이미지를 스택. 스택 → 이미지가 스택 → 이미지로 이동합니다.
    4. 설정 측정 범위는 : 같은 사진의 통치자로 알려진 거리의 두 점 사이에 선을 그립니다. → 설정 규모를 분석로 이동합니다. 설정 규모 창 라인의 길이를 픽셀 단위로 표시됩니다. 해당 상자에 알려진 거리와 측정 단위를 입력하고 확인을 클릭합니다.
    5. 새로운 라인을 그리고 측정 규모가 올바른지 확인합니다.
    6. 주어진 샘플 사진에서 두 점 사이의 거리를 측정 : 두 점 사이에 선을 그립니다. 상태 표시 줄 (가로)에서 각도와 길이를 보여줍니다. → 측정 분석 (또는 Ctrl + M하거나 키보드에 M을 입력) 데이터 창에 값을 전송합니다.
    7. 번 아웃 샘플의 두께를 측정하고, I로부터 감산하여 각 유선 위치 X에서의 회귀 측정샘플의 nitial 두께.
  12. 고체 연료의 표면이 대략 평면을 유지하는 동안의 시간 간격을 유의 온도 매핑에 사용하거나, 표면 회귀를 보상하게 열전대 위치 조정.
  13. , 정상 연소 정권 고체 PMMA 약 150 초 및 액체에 젖은 심지 400 초 측정을 캡처 온도 매핑 간격을 설정합니다. 액체 및 고체 연료의 안정적인 연소 시간 간격에 기초하여 온도를 맵핑 구간을 설정한다. 표면 근처 추천 단계 크기는 0.25 mm ~ 6이다.
  14. XY의 unislide를 사용하여 연료의 표면에 조심스럽게 마이크로 열전대를 맞 춥니 다. 샘플의 폭의 중심에 주어진 열전대를 놓습니다.
  15. XY의 unislide를 사용하여 연료 심지의 선단을주의 깊게 마이크로 열전대를 이동합니다.
  16. 컴퓨터에서 데이터 수집 프로그램을 실행하고 D에 폴더에서 그리드 검색 알고리즘을 읽고esktop.
    참고 실험이 진행되면, 데이터 수집이 자동으로, 사용자가 단지 실험 계획대로 가고 확인을 감독 할 필요가있다.
  17. 컴퓨터 데이터 획득 프로그램을 사용하여 데이터를 수집하고, 측정 파일에 기록. 참고 100 4-5 Hz로 6 내지 500의 샘플링 레이트는 이전 실험에 사용 하였다.
  18. 완료 할 때, 불꽃을 소화. PWM 컨트롤러의 전원을 끄고 3 상 240 VAC 전원 콘센트에서 송풍기의 전원 플러그를 분리합니다.
  19. 스테퍼 모터 컨트롤러를 끕니다.
  20. 반복 4.12 같은 열전대와 유사하거나 상이한 흐름 조건에서 추가 실험 4.18에 단계를 반복합니다. (5) 시험의 최소 각각의 주어진 유동 조건 (예를 들어, 강제 유속 또는 세로 방향)에 대해 반복해야합니다.
  21. 반복은 75 μm의 마이크로 열전대에 대한 4.18-4.12 단계를 반복합니다. 샘을 따라 두 개의 열전대 (50 μm의 75 μm의 와이어 직경) 트래버스정확한 방사선 수정에 대한 불꽃의 중심에있는 전자 경로입니다. 작은 열전대도 사용할 수 있지만 종종 50 μm의 아래에 전선을 위해 발생한 파손 수 있습니다.

5. 데이터 분석

  1. Matlab의에 LVM 파일 또는 다른 분석 소프트웨어에서 처리 된 데이터를 읽습니다.
  2. 다른 테스트에서 각각의 공간 시점에서 온도 데이터의 평균.
  3. 상세히 설명 콜리스 윌리엄스 (10)의 관계에 따라 각 위치에서 유선 평균 열전쌍 데이터로부터 방사선 보정을 계산한다.
  4. 원료의 온도 데이터에 대한 상기 방사선 보정을 추가함으로써 보상 온도 측정치를 계산한다.
  5. 온도 데이터와 공간 위치가 아닌 일차원.
  6. matlab에 또는 다른 전용 소프트웨어 곡선 적합 알고리즘을 사용하여 적절한 고차 다항식과 연료 표면에서 무 차원 온도 데이터를 장착한다. 표면 근처에 4 ~ 6 점이전 연구 4-6에서 잘 작동하는 것으로 확인되었다.
  7. 연료 표면 (Y = 0)에서의 무 차원 온도 분포의 고차 다항식 피팅의 기울기로부터 연료 표면의 법선 무 차원 온도 구배를 구한다.
  8. 레이놀즈 유추 (4)에 기초하여 이론적 인 관계를 이용하여 연료 표면의 대응하는 로컬 무 차원 온도 구배에서 로컬 질량 연소율을 계산한다.
  9. 연료 5-6의 표면에서의 온도 구배로부터 대류 열 유속을 계산한다.

Representative Results

실험은 그림 1과 같이 수직 구성 및 메릴랜드 대학의 고유 한 수평 풍동 시설 모두를 수행하고있다. 오히려 기존의 풀 또는 폐쇄 반환 풍동보다, 메릴랜드 대학의 풍동 시설은 변수를 사용하여 속도 송풍기 대향 단부에서 외부 덕트의 공기의 흐름을 구동하는 100 × 75 × 100 형상 플레 넘을 가압. 이러한 구성은 연속 연소 실험 연기가 재순환되지 않는 한, 풍동 손상이나 화재의 영향 및 열전대 자유롭게 샘플링 부에 걸쳐 이동할 수있다되지 수있다. 출구 덕트 플레 넘에 접속 122 cm, 30.5 cm 폭, 수렴 부 구성된다. 흐름을 똑바로 들어오는 난류 강도를 줄이기 위해 미세 메쉬 스크린은 수렴 섹션의 입구와 출구에 배치 0.3 cm의 구멍 5 cm 두께의 허니 콤은있다터널 출구에서 110cm 상류에 위치. 풍동 나오는 유동의 속도는 펄스 폭 변조와 상기 팬의 속도를 변화시킴으로써 제어되는 (PWM) 제어기, 연료 샘플 유속을 사용을 통해 확인 된 터널의 출구에 배치 된 열선 풍속계의.

풍동의 출구에 연료 샘플들은 연속 시간 동안 샘플의 질량 손실을 측정하는로드 셀의 상부에 배치했다. 로드셀에 바람의 교란을 방지하기 위해, 샘플을 알루미늄 시트에 승온 (30.5 X 61.0 cm X 1.5 mm 두께)이 U-괄호 1.27 cm 두께의 세라믹 섬유 절연 기판에 의해 둘러싸인 매끄러운 표면을 보장하기 위해 레코딩 샘플 주변. 기판의 상부 표면은 시각적으로 화염을 관찰 좋은 배경을 보장하고 절연성 밀봉 방사율 약 98 %와 고온 매트 블랙 페인트로 도포이는 또한 유기 바인더가 포함되어 있습니다. 상기 절연 기판 들어오는 유동 비교적 무딘 체를 제공하기 때문에, 풍동의 출구에 직접 샘플 설정을 배치하면 유동 분리 및 화염 관찰 상당한 난류 결과. 하행 외.에 의한 이전의 연구는 연료 시료의 주요 부분에 연장 플레이트를 부착하여이 유동 분리를 방지하고, 시료 유입 층류 프로파일을 확보하였습니다. 10 cm, 폭 40.6 cm 길고 얇은 금속 립 따라서이었다 결국 이론 7 기존 일치였다 층류 확산 화염을 제공하는 풍동의 출구 샘플의 선단부로부터 실장.

테스트 액체 연료 다공질 불연성 심지 필요 하였다. 10 cm X 인해 높은 다공성 및 낮은 열전도율 10 cm X 1.27 cm 강제 유동 실험에서 선택된 알칼리 토금속 실리케이트 양모 두꺼운 시트. 오에RDER 샘플로부터의 연료 누출을 방지하기 위해, 소듐 실리케이트 접착제는 전면을 제외하고 모든 알루미늄 박을 적용 하였다. 샘플은 또한 "불꽃이 테스트하는 동안. (샘플에서 바인더의 제거를 지시) 파란색 노란색에서 변경되는 시점에서 약 20 분 동안 샘플을 통해 횃불을 전달하여 유기 바인더를 제거하는 '베이크, 심지는 침지 10 폭 cm 심지에 대한 포화 점 것으로 밝혀졌다 액체 연료 (에탄올, 메탄올)의 약 12​​0 mL를.

연료의 연소 질량 비율을 1 Hz의 속도로 연소 시간 경과 시료로부터 손실 된 질량을 측정하여 결정 하였다. 샘플 설치 고정밀이 질량 감량 률을 측정하기에 충분히 미세한 최대 32.2 kg의 용량 및 0.1 g의 해상도와 정밀 질량 균형 위에지지되었다. 공동의 토치에 의해 시료의 점화 후, 질량 손실율시간의 함수로서 ndensed 연료 증가, 결국 연료가 타 최종적으로 시험 끝으로 페이드 일정 속도에 도달. 심지를 통해 연료를 증발보다는 확산 지배하고 레코딩이 "정상"영역은, 데이터가 샘플링되는 관심 영역이다. 액체 심지를 들어, 샘플은 약 400 초, 시험의 대략 80 % 중간 정상 질량 손실율과 연소 밝혀졌다. 제시된 모든 레코딩 속도는 측정의 반복성은 평균 1.2 % 이내 인 것으로 나타났다 지정된 조건 하에서 적어도 6 반복 시험의 평균이다.

고체 연료 샘플의 시험을 위해, 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA)가 비교적 안정적으로 화상 및 문자하지 않기 때문에 선택되었다. 샘플을 점화하기 위해, 불로 전체 표면을 균일하게 점화 된 시점에서 50 ~ 60 초 동안 시료 표면에 통과시켰다. 때문에연료 샘플이 적은 매우 반복적 인 것이 확인 실험 결과, 본 방법은 발화에 충분한 것으로 간주 하였다. 불연성 심지에 침지 액체 연료는 달리 고체 연료는 시간의 함수로서 퇴행 따라서 진정한 정상 체제를 달성하지 않는다. 연료가 상대적으로 횡보 경우 대신, 연소의 초기 시간은 실험적으로 처음 150 초 다음 점화시 발생하는 결정, 샘플링하기 위해 선택되었다.

두 액체 및 고체 연료, 연료 표면 온도는 미세 와이어 열전대를 사용하여 기체 상으로 매핑되었다. PMMA를 들어, 온도가 (강제 대류 시험)는 0.25 mm 간격으로 기체 상에 용융 층부터 표면 위에서 6 점 채취했다. 액체 연료의 경우, 이들 측정은 동일한 해상도 6 점에서 표면에 연료의 얇은 층으로 하였다. 이 프로필은 12 위치 알에서 찍은액체 샘플 점화 400 초 이내에 연료 표면의 길이 옹 및 PMMA, 150 초 이내에.

상기 온도 측정을 이용하여 수행 하였다 R 형의 Pt / Pt를 13 % RH 2 와이어 직경 50 ㎛의 (0.002)에 75 (0.003) ㎛의 약 100 ㎛, 비드 직경을 갖는 마이크로 열전쌍 (스폿 용접) 및 각각 150 μm의. 열전대의 크기는 열전대 (필요한 방사선 보정을 최소화하기 위해), 그러나 약간의 방사선 교정이 여전히 필요했다 파손을 반복하지 않고 가능한 한 작게가되도록 선택되었다. 다른 직경의 2 개의 열전대를 사용하는 것이 더 적절한 방사선 보정 (후술 함)을 결정하기 위해 선택되었다. 마이크로 열전쌍은 1.5 μm의 최대 공간 해상도와 컴퓨터 제어 XY unislides의 세트를 사용하여 통과시켰다. 전압 신호는 ACQ 하였다했다uired 컨디셔닝 0.02 ° C 측정 감도가 최대 정격 데이터 수집 모듈을 통해 디지털화. LabVIEW 소프트웨어 시료 위에 온도 측정으로 50 ㎛ 내지 75 ㎛의 와이어 직경의 열전대 모두의 동작을 동기화하는 데 사용 하였다.

비교적 정확한 방사선 정정을 결정하기 위해, 설명 된 두 개의 열전대 크기 반복 시험 중에 동일한 위치를 통해 통과시켰다. 콜리스와 윌리엄스의 상관 관계, 샘플 5-6,8로부터의 열 손실을 적용 하였다

식 (1) (1)

여기서 뉴가 누셀 수 있고 다시 = UD W / V는 속성이 0.02 <다시 <44를 얻었다 레이놀즈 수는, 평가필름 온도, Τ에서 m은 기체의 Τ g 열전쌍 Τ TC 온도의 평균. 로컬 가스 유속 UV의 동점도를 위해 나타낸 바와 같이, 여기에서는, 레이놀즈 수 (Re)가 정의된다. [수식 w D. (1) 열전대 와이어 직경을 나타낸다.

여기에 설명 된 경우와 같이 정상 상태의 측정을 위해, 열전대의 접합 에너지 균형 (전도 촉매 효과에 의한 오차를 무시하고)에 의해 주어진 대류 방사성 열 균형 감소

식 (2) (2)

식 (3)60 (3)

Τ의 g 실제 가스 온도이고, Τ 시정이 ε의 TC 열전대 접합의 방사율이다 열전대 접합 (또는 비드) 온도, Τ의 SURR은 주위의 온도이고, σ는 스테판 - 볼츠만 상수이고, H는 H = K 뉴 / D. K로 정의 열전대 접점을 통해 흐름의 대류 열전달 률은 가스의 열전도도이고, 뉴는 누셀 수이고, D는 열전대 와이어 직경이다. 누셀 수 상관의 선택은 식에 나타낸 바와 같이, 측정하기 때문에 열전대 온도 방사선 보정 계산에 가장 중요하다. (3) 상기 방사 보정 누셀 수에 반비례한다. 이 선택에 의한 EXI 그러나 복잡 다수의 "적절한"누 셀트 수 상관의 stence 및 열전쌍, 특히 열전도도를 둘러싸는 가스 혼합물의 특성 추정에 어려움. 문학에서 증거의 대부분은, 그러나, 분명히 원통형 누 셀트 수의 상관 관계는 거의 모든 실제 열전대 5-6, 콜리스와 윌리엄스 (8)의 바람직 것과 대류 열전달을 설명하기에 가장 적합한 것을 나타냅니다.

누셀 번호 관계가 정상 상태 대류 방사성 밸런스 (식 3), 방치 온도 의존성이 작아 대입되어야 개의 미지수 (즉 Τ의 gU) 두 방정식 시스템이 형성되고

식 (4) (4)

t "FO : 유지-together.within 페이지를 ="1 ">와

식 (5) (5)

식 (4)와 가스 - 상 전도도 및 운동 학적 점도는 온도의 함수이기 때문에 양 (5), 각 점에서 서로 반복적으로 해결되어야한다. 비드 온도가 낮은 에러가되었을 때까지 반복 값을 재 촬영과 열전도율 동점도 평가할 가스 온도의 첫 번째 반복으로 사용되어야한다. 방정식을 풀 때, 상기 방사 보정 (즉, 열전대 읽기와 실제 온도의 차이)가 큰 직경의 열전대 증가 비드 위에 유속이 증가함에 따라 감소되는 것을 보인다. 1w DD 2 식으로 . (4) 및 (5) 담당자본 연구에 사용 된 열전쌍 직경 분개.

비드 (ε의 TC)의 방사율은 야콥 (9)에 의해 설명 된 방법을 사용하여 온도의 함수로서 발견 될 수있다. 그 분석 결과, 야콥은 전기 저항의 함수로서 금속 표면 복소 굴절 지수에 대해 맥스웰의 파동 방정식을 해결한다. 가정은, 백금의 반구형 총 방사율 (PT)에 대한 간단한 상관 관계를 산출 금속 용 마찬가지 낮은 저항과 굴절의 큰 인덱스의 한계에서 가져온 것입니다

식 (6) (6)

여기서, 백금, R 전자r에 전자, 273 T / 273, T와 K와 R 전자, 273 <EM> = 11x10 -6 Ω-cm.
따라서, 백금 방사율 5-6진다

식 (7) (7)

0 <T <2330 K. 식에 표시되는 열전대 비드 또는 접합부의 방사율에 대한. (4) 및 (5) 따라서, 상기 식을 사용하여 평가 될 수있다. 반복은 식을 위해 필요하지 않습니다. (6) 및 (7), 비드 온도의 실제 값이 알려져 있기 때문에, 식만을 기체 온도 및 유속. (4) (5)가 반복적으로 해결되어야한다.

실험하는 동안, 두 개의 열전대 동일한 측정 포인트를 정확하게 통과하고, 데이터는 온도 측정에 복사 보정을 고려하여 채취 하였다. 보정은 결과 오으로 적용F는 식을 반복. (4) 및 (5) 예를 들어, 작다고 만 79 K 50 μm의 와이어 직경에서 1700 K 열전대 연료 표면 (6) 근처에 5 개 미만의 K 용. 열전대 때문에 높은 온도의 교차 영역은 상기 와이어를 통해 전도 손실을 고려하여도 단 인해 열전쌍 와이어의 작은 단면적으로 고려되어야 그라디언트, 이러한 오류로 계산 하였다 <1 %, 따라서 더 수정이 필요하지 않았다 5-6.

풍동의 출구에서의 공기 흐름의 중심에 위치하는 연료 표면 연료 표면에 쉽게 접근 마이크로 열전쌍 및 열선 유속계 측정에 제공 하였다. 풍동 (NO 연소) 자유 흐름 속도의 초기 흐름을 실행하는 동안, 풍동 U ∞는 총 지속 시간 50,000 샘플 / 초의 속도로 샘플링 열선 유속계를 사용하여 보정 하였다포인트 당 10 초 N. 전체 터널의 출구를 따라 속도 프로파일이 일치 플러그 터널 출구의 중심으로부터 흘러 나오는 것을 드러내는 하였다. 이것은 우리의 이러한 풍동의 출구로 정사각형 채널 예상된다. 포르자 외. (10)에 의해 이전 측정은 2.6 및 8.8 사이 D 재 레이놀즈 수 사각 제트의 전위 코어 길이 × 10 4 D 채널의 높이 출구의 하류에 5 D이어야 것으로 나타났다. D = 30.48 cm 들어 풍동 출구의 폭은 다시 D는 샘플 터널 출구 한 D (20cm) 내에 남아 의미 4~10 × 4 10 X 1.5 내지 3.9이다. 이러한 측정의 반복성은 평균 3 % 이내였다.

온도는 10cm의 점화 된 시트의 표면에 대해 측정 된 X 10cm X 1.27cm PMMA는 U = 0.79 m / 초 및 2.06 m / 초에서 동작하는 풍동의 출구에 배치했다. (- T w, P / T 플라이, 광고 - T w, P T) 위에서 설명한 절차는 보통 길이 Y * = Y / L, 온도, T * = 측면에서 비는-일차이었다 온도 측정을 캡처하는 데 사용되었다 , Τ는 PΤ 플라이, W, 광고는 각각 주어진 연료 표면에 수직 위치의 온도를 측정 Y 연료 및 L 연료 표면의 길이, 벽 및 단열 화염 온도를 나타내며. 무 차원 온도로 5 차 다항식 피팅 연료 표면 Y의 기울기를 추출함으로써 무 차원 온도를 산출 한 표면에 수직 그래디언트 (∂ T * / ∂ 및 y *) Y * = 0 * = 0.

"1">도 2 (a) 상기 연료 표면의 길이를 따라 이러한 무 차원 온도 구배를 나타낸다. 이들은 명확 불꽃 연료 표면에 가장 가까운 연료 표면의 리딩 에지​​에서 최고이고, 화염은 연료 표면으로부터 먼 트레일 링 에지 (X = 100mm)을 향해 감소한다. 무 차원 온도 구배는, 상관 4,6-을 적용하여 현지 연소 질량 비율을 결정하기 위해 사용될 수있다

식 (8) (8)

여기서 B는 주어진 연료의 물질 전달 번호, 벽 온도에서 평가 공기의 열전도율 w K, C, P는 연료의 단열 화염 온도에서 평가되는 공기의 비열, 및 L은 <인/ EM> 열분해 연료 표면의 길이. 로컬 질량 연소율은도 2에 도시 된 바와 같이, 무 차원 온도 구배와 유사한 방식으로 다양하게 발견된다 (b).

액체 연료는 달리, PMMA에 대한 로컬 질량 연소율도 2,11 시간의 고정 구간 동안 로컬 표면 회귀를 측정하여 사후을 근사 할 수있다. PMMA 샘플 시간주기가 50 초에서 시작하는 샘플의 소멸 뒤에 50 초 간격으로 증가하는 대표적인 조건에서 소성 하였다. PMMA의 열분해 질량 유량 4-6 다른 문헌에 설명 Pizzo 외. (11)에 의해 소정의 일차 근사를 이용하여 축 대칭 중심을 따라 각각의 X 위치에서 계산된다. PMMA의 평균 밀도는 ρ들 / m 3 1,190kg 연료의 표면을 따라 측정 된 표면 회귀에 함께 사용 =연료 샘플의 길이를 따라 각각의 50 초 구간 동안 질량 손실율 도착. 짧은 시간 간격이 바람직 할 수 있지만, 측정 오차가 시간 단계는 50 이하 5 초 때 그것을 비실용적 되십시오.

회귀 프로필의 것과 열전쌍으로부터 로컬 질량 손실율과 비교하기 위해, 100 및 150 초 연료 연소 시간 데이터가도 2에 도시 한 로컬 질량 연소 속도를 비교하기 위해 사용 하였다 (b). 이 시간은 이러한 측정을 찍은 거의 같은 시간에 해당합니다. 도면에서 알 수있는 바와 같이, 지방의 연소 질량 비율을 측정하는 두 가지 방법이 제안 방법은 화염 이러한 유형의 잘 작동 서로 매우 가깝게 나타난다.

이들 작은 층류 것과 대류 지배 염 들어 연료 표면 온도 구배는 단점을 추출하는데 사용될 수있다그대로 vective 열유속은 본질적으로, 직접 표면에서의 온도 구배와 관련된. 측정 된 질량 손실율을 사용하여, 불꽃 열유속 성분은 열분해 구역에 따라 추출 할 수있다. 다른 문헌 2-3에 기재된 연료 표면의 열 밸런스, 여러 근사치를 이용하여, 이러한 구성 요소는 PMMA의 레코딩 슬래브의 표면 상으로 결정될 수있다. PMMA 화염이 주변 자유로운 안정화를 위해, 3은 이러한 결과를 도표 U = 2.06 m / 초 계열 일 속도. 따라서이 기술은 연소 과정, 고체 및 기체 상 간의 구체적 관계의 이해를 증가로 이어지는 연료 작은 시료의 연소를 설명하는 여러 조치를 평가하는데 매우 유용 할 수있다.

그림 1
그림 1. 실험알 설정. 강제 대류 경계층 확산 화염 위에 질량 손실 속도 및 온도 프로파일을 측정하기 위해 사용되는 실험 장치의 (a) 회로도. (b)에 강제 흐름에 따라 경계층 확산 화염을 조사하는 실험 설정. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2
도 2 온도 구배 로컬 연소율 초래한다. (a)는 각각 U = 0.79 m / 초 및 2.06 m / 초에서 PMMA 경계층 확산 불꽃 용 연료 표면을 따라 통상의 무 차원 온도 구배의 변화. (b) PMMA 경계층 diffusi 로컬 질량 연소 비율의 변화다른 무료 스트림 조건에서 화염에. 무 차원 온도 구배를 통해 얻은 지방 질량 연소 속도가 PMMA 표면의 회귀를 통해 얻은 실험 데이터와 비교된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3
그림 3. 열 플럭스는 U에서 PMMA 경계층 확산 화염의 열분해 영역에서 불꽃 열유속의 다양한 구성 요소의 강제 흐름. 분포에 따라 결과 = 2.06 m / 초. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Discussion

본 연구의 목적은 흐름 필드 다양한 조건 하에서 액체 및 고체 연료 모두 로컬 질량 연소 속도의 추정을위한 새로운 방법을 개발 하였다. 연구는 액체 및 고체 연료를 사용하는 두 개의 케이스, 자유 대류 경계층 확산 화염 다른 자유 흐름 조건 하에서 설정된 강제 대류 경계층 확산 화염을 고려 하였다.

모두 액체 연료 젖은 심지 이상 및 PMMA의 고체 석판을 통해 미세 와이어 열전쌍 측정을 통해 측정 된 지방 연소 속도는 추정의 다른 수단, 즉 연료 회귀 측정과 일치하는 것으로 밝혀졌다. 연료 표면 근방 이러한 온도 구배는 궁극적 평균 결과 및 더 15 %의 정확도 내에서 데이터의 결과, 정상이 필요한 반면, 층류 연소 작은 규모의 샘플에 대해 매우 잘 작동 레이놀즈 유사 12-13에 기초하여 상관도를 이용하여 결정 하였다 지역 measurem 더엔트 4-6. 이러한 로컬 질량 손실율 측정의 상관 계수는 대표적인 연료 선험적으로 계산 될 수있는 연료의 다른 열 물성 스폴딩 질량 전송 횟수에 의존한다. 이 결과는이 기술이 이러한 양을 추출하고, 장래에보다 상세히 소규모 연료의 연소를 이해하는 것이 유용 할 수 있음을 시사한다.

문헌의 다른 연구는 자유롭게 4,5 굽기, 수직 지향 샘플을 수치 시뮬레이션 (4) 실험을 통합 여기 대표작을 확대하고, 주위의 바람 (6)에서 시료를 수평으로 장착했다. 이러한 구성의 열 플럭스 성분도 응축 연료 표면에 매우 근접 같은 미세 와이어 열전대 기술을 이용하여 연료 표면에 국부적으로 결정되었다. 열유속의 성분이 포함 게이지를 이용하여 과거에 측정되었지만, 생의 기술은 최소 침습이며, 이전에 가능하지 않았다 대류 열 플럭스의 직접 측정을 제공합니다.

특정 구성과 장치의 설정을 선택할 때 특별한주의가 실험시주의해야한다. 이 실험에서 열전대 와이어에 장력을 유지하고 열전대의 위치가 상대적으로 고정하고, 작은 세라믹 튜브에서 돌출 단계 3.2 선택. 세라믹 튜브에서 가능한 장애를 줄일 튜브 않고 전체 화염에 걸쳐 중단 열전대 와이어를 사용하지만 그것은 와이어가 증가하는 온도로 확장하는 경향이 더 많은 변수 열전대의 특정 위치를 찾는 만들 것입니다. 때때로, 구성 변경 (샘플 경사 인스턴스) 샘플의 폭을 가로 지르는 효과를 유도 할 수있다. 설치 단계의 주위에, 지난 4-6에서 연구들에서 4.14 가끔 점검을 수정되면 그 화염 온도 MEA샘플의 폭을 가로 지르는 숏에는 상당한 변화가 (즉, 2-D의 가정은 여전히 유효) 취하지되어야 나타낸다. 그렇지 않은 경우, 3-D 매핑 시스템이 구현 될 필요가있을 것이다.

실험을 수행하는 동안 가장 중요한 단계는 연료의 준비와 열전대의 적절한 사용과 관련이있다. 열전대의 위치에서도 약간의 편차는 단계 3.2, 4.13 및 4.14의 열전대를 배치 할 때 따라서주의를 기울여야합니다, 오류가 발생할 수 있습니다. 가능한 한 평탄면 (단계 2.1)을 유지하고있는 모든 충전재는 윅 (단계 2.1.1)에서 소성한다되도록 연료 윅은 배치되어야한다.

단계 4.1 활성화 배기 시스템은 또한 최소로 유지하거나 유동 교란을 제거하는 데 도움이 실험에 최대한 가깝게 격리되어야한다. 이것은 테스트 (바람)없이 발생하는 곳 려하지 않는 작은 촛불을 보장하여 확인해야합니다. 배플 화면큰 공간에서 별도의 밀폐 설비 또는 검사는이를 달성하기 위해 사용될 수있다. 단계 4.2에서, 고체 연료를 가능한 한 균일하게 점화되어야한다. 프로판 토치이를위한 가장 이상적인 소스 아니지만, 실험은 이전 작업 4-6의 발화원에 민감한 것으로 확인되지 않았다. 점화 소스에 감도는 시간이나 노출의 강도를 변화하고 정상 질량 연소 속도에 결과를 관찰하여 실험하는 동안 문서화되어야한다. 감도가 관찰되는 경우 복사 패널은 선택적으로 샘플을 점화하는 데 사용되어야한다. 고체 연료를 사용, 또는 짧은 지역 동안 촬영 온도 매핑이 있어야합니다 대량 손실 가격으로 관찰 큰 (> 300 초) 정상 연소 영역을하지 않는 연료. 연료가 여전히 상대적으로 평평한 표면 회귀가 잘 설명하고있는 동안 예를 들어, 단계 4.13에서 매핑은 제 150 초 이상 촬영이 PMMA하는 것이 좋습니다. 표면 회귀 측정 I을 사용할 수 있습니다mageJ 또는 다른 유사한 이미지 소프트웨어는 사진의 픽셀을 측정하고 길이로 변환합니다. 대안 적으로, 디지털 마이크로 미터가 식은 후에 고체 판 표면 회귀를 측정하는데 사용될 수있다 (예를 들면 PMMA 등의 "버블"물질의 표면에주의 첫번째 사포질해야 함).

제안 된 연소 속도 상관이 층류의 가정에 기초하지만,이 기술이 실험적으로 결정되어야 변형 함수 관계 불구 연료 표면의 난류 굽기 유사한 형태를 수행한다고 가정한다. 여기에 제시된 일 이후 경계층 연소 추가 조사 될 수있는 연료의 표면에 입사 한 열 흐름을 유도 난류 기상 열 방출과 관련된 상호 작용을 난류하도록 확장 될 수있다.

연소 속도의 상관 관계의 기반이되는 이론은 방사선을 무시한다. 이 이론은 과도하게 단순화되어 제작본 연구에 포함되지 않습니다 상황에서의 예측 능력의 불확실성에 ading. 표면 열유속 크게 복사 여기서 예를 들어, 소정의 방법은 높은 그을음​​ 염 작동하지 않을 수있다. 응축 된 연료 표면에 복사 열유속이 높은 대형 난류 벽 화염의 경우, 제안 된 연소 속도의 상관 관계 또는 작동하지 않을 수 있습니다. 제안 된 상관 방사선 효과 포함될 따라서, 바람직한 추가 연구가 이러한 기능적 관계를 결정하기 위해 수행되어야한다. 자신감 예측 방법은 화염 달성 할 수 있다면이 영역 모델에 개선이 필요하다.

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

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References

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  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).
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  9. Sforza, P., Steiger, M., Trentacoste, N. Studies on three-dimensional viscous jets. AIAA J. 4, (5), 800-806 (1966).
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