Eksperimentel Metode til Vurdering af lokal varme strømme og Burning priser i Steady Laminar grænselag Diffusion Flames

Engineering
 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Modeling den realistiske brændbarheden af ​​kondenseret-fase brændstoffer har været uden for rækkevidde, dels på grund af en manglende evne til at løse de komplekse vekselvirkninger, der forekommer ved grænsefladen mellem gas-fase flammer og kondenseret-fase brændstoffer. Den nuværende forskning giver en teknik til at udforske det dynamiske forhold mellem et brændbart kondenseret brændstof overflade og gas-fase flammer i laminare grænselag. Eksperimenter har tidligere været gennemført i både tvungne og frie konvektive miljøer over både fast og flydende brændsel. En unik metode, baseret på Reynolds analogt blev anvendt til at estimere lokale masse reaktionshastigheder og flamme varmefluxer for disse laminare grænselag diffusionsflammer anvender lokale temperaturgradienter mellem brændsel overflade. Lokale masse brændende satser og konvektion og radiative varme tilbagemeldinger fra flammerne blev målt i både pyrolyse og plume regioner ved hjælp af temperaturgradienter kortlagt nær væggen ved en to-akse TraverSE-systemet. Disse eksperimenter er tidskrævende og kan være udfordrende at designe som kondenserede brændstof overflade brænder støt kun i en begrænset tidsperiode efter tænding. Temperaturprofilerne nær brændstoffet overflade skal kortlægges ved konstant afbrænding af kondenseret brændstof overflade ved en meget høj rumlig opløsning for at fange rimelige estimater af lokale temperaturgradienter. Omhyggelige korrektioner for radiative varmetab fra termoelementer er også afgørende for nøjagtige målinger. Af disse grunde skal automatiseres med en computerstyret traverse mekanisme, fjerne de fleste fejl skyldes positionering af en mikro-termoelement hele forsøgsopstillingen. En oversigt over skridt til reproducerbart fange nær-væg temperaturgradienter og bruge dem til at vurdere lokal brændende satser og varme flux tilbydes.

Introduction

Mens kritiske fremskridt har fundet sted i området brandsikkerhed forskning i det forløbne århundrede, forudsige satser for flammespredning stadig en udfordring for mange materialer i forskellige konfigurationer. Flame spredes ofte fortsætter i enten bygget eller naturlige miljøer som en serie af tændinger af nye elementer, der udgår fra en indledende antændelseskilde. Kendskab til de brændende kendetegn for de enkelte brændende materialer er afgørende for at forudsige disse satser af flammespredning, fordi det bidrager til satserne for opvarmning til unignited elementer. Varme-release rate The (HRR) af et brændstof element er derfor nævnt som den mest grundlæggende mængde brand forskning 1, er omtrent lig med brændende (masse-tab) på kondenseret fase brændstof, nemlig fordampningen på et flydende brændstof eller pyrolyse på et fast brændsel.

Forbrændingshastigheden kan opfattes som et mål for brændbarhed en materIAL og er en kritisk parameter i brand risikoanalyse og udformningen af ​​brand undertrykkelse systemer. Den lokale massetab (eller brænding) sats, M "f, af en lodret væg er især en vigtig variabel i mange brand-relaterede problemer, såsom flamme spredes på en væg, brand vækst og energi frigivelse satser inden en indhegning brand, og udbredelsen af ​​røg og varme gas faner til forudsigelse af opadgående flammespredning på en lodret væg, skal flammen højde beregnes, som afhænger af den samlede energi frigivelse sats,., som til gengæld, er direkte påvirket af den lokale masse-tabsprocent integreret over hele pyrolyse område af væggen 2-3. Mens viden om disse integrerede masse-tabsprocenter er relativt velkendte, kendskab til masse-brænding priser på trinvise steder langs et brændstof overflade er ikke godt kendt fordi eksperimentelle teknikker til at måle sådanne priser er yderst begrænset. En teknik, der giver denne "lokale" masse-forbrændingshastighedkunne opnå øget indsigt til afbrænding af kondenserede brændstoffer, så forskerne til yderligere at forstå de mekanismer, der adskiller forskellige brændsler eller konfigurationer fra hinanden. Da de fleste materialer først evalueres ved den lille skala (fx i en kegle kalorimeter 1), et logisk første skridt er at tilvejebringe en teknik til at måle lokale masse forbrændingshastigheder i små, laminar diffusionsflammer end kondenserede brændstof overflader.

Arbejdet præsenteres her diskuterer den eksperimentelle metode og protokoller til at udføre eksperimenter på stabile laminare flammer etablerede løbet kondenserede brændstof overflader. Estimering af lokale temperaturgradienter bruger mikro termoelementer er en særlig nyttig teknik til vurdering af lokale masse brændende satser og varme strømme i disse flammer 4-6. En analyse af litteratur data viser, at det er vanskeligt at bestemme lokale varmeoverførsel, forbrænding og friktionskoefficienter på Condensed brændstof overflade, som er vigtige for forståelsen af fysik og de ​​underliggende mekanismer, der driver en bestemt brand og dens spredning 4-6. Komponenter i varme flux, der er forblevet måske den mest målt brand ejendom på lokale steder over en brændstof overflade, har vist sig vanskeligt at måle. Effekter såsom variabilitet af brændsler, varmeflux skalerbarhed, vanskeligt at opnå stabil tilstand og forskellige varmeflux gauge teknologier har bidraget til en temmelig bred spredning af data, som er tilgængelige i litteraturen 4. Målinger af lokale temperaturgradienter med stor nøjagtighed vil bidrage til at afhjælpe dette variation og giver også varmeoverførsel korrelationer, der kunne bruges til numerisk validering af laminare væg brande, en kanonisk brand problemstilling. Sådanne eksperimenter er også nyttige i at udforske det dynamiske forhold mellem et brændbart kondenseret brændstof overflade og gas-fase flammer i laminar og turbulent grænselags. Metoder til præcist fange disse temperaturgradienter på en nøjagtig og reproducerbar måde er beskrevet nedenfor.

Protocol

1. Planlægning af forsøg

  1. Følg instruktioner og sikkerhedsforanstaltninger før ind i brand eller forbrænding forskningslaboratorium. Sikkerhed uddannelse kræves generelt for nye brugere.
  2. Planlæg dine eksperimenter på forhånd for at udføre de krævede test. Overvej detaljerne i eksperimentet, transport af nødvendige brændstoffer og nødvendigt udstyr.
  3. Identificer de flydende eller fast brændsel eksperimenter af interesse. Forbered materialerne i overensstemmelse hermed.

2. Udarbejdelse af Materialer og instrumentering

  1. For eksperimenter flydende brændstof, forberede et brændstof væge af porøst ikke-brændbart materiale (alkalisk jord silikat uld). Tidligere forsøg 4-6 har udnyttet 8 cm x 8 cm x 1,27 cm til fri konvektion tests og 10 cm x 10 cm x 1,27 cm tykke plader for tvungen konvektion tests.
    1. Bag den givne brændstof væge i ca. 20 min ved at udsætte det til en diffusion flamme fra en propan fakkel i ordenat brænde organiske bindemidler inde vægen.
    2. For at eliminere lækage af det flydende brændstof fra siderne af vægen, rundhåndet anvende flydende natriumsilicat med en sprøjte, der omfatter alle flader af vægen undtagen den øverste flade.
    3. Shield alle undtagen den øverste flade af vægen med aluminiumsfolie. Brug en klæbende høj temperatur til at indsætte aluminiumsfolie til siderne af vægen.
  2. Til forsøg med fast brændsel, skære et ark af det faste brændsel. I tidligere fri konvektion forsøg 2, en 8 cm x 8 cm x 1,27 cm tyk plade af et klart støbt polymethylmethacrylat (PMMA) er blevet anvendt.
  3. Skære en spalte i et ark af keramisk fiber isolering bord lig med størrelsen af ​​brændstoffet prøve, i hvilken der senere montere prøven. Ofte bruge den samme porøse ikke-brændbart som brændstof væge; dog forsegle det med høj temperatur mat sort maling.
  4. Kontroller given datafangst hardware og software. Åbn softwaren og kontrollere temperamentratur kortlægning algoritme, før der udføres nødvendige tests.

3. Forberedelse af forsøgsopstillingen

  1. Placere en side-view digitalt SLR-kamera, således at det flugter med den centrale akse af brændstof og langt nok væk, så at den fulde sidebillede af den givne flammen indfanges.
    1. For tvungen konvektion fl ames, billede en felt set i centrum af brændstof prøven dækker et areal på 16 cm x 8 cm til beregning af fl ame stand-off distance i pyrolysezonen.
  2. Placer travers mekanisme over prøven brændstof. Vedhæfte en 50 um wire diameter mikro termoelement til den horisontale akse af traversen mekanisme med omhu.
  3. Tænd programmerbare stepmotor controller.
  4. I tilfælde af tvungen flow eksperimenter, power op centrifugal blæser ifølge vindtunnel.
  5. Sæt puls-bredde-modulation (PWM) controller til en frekvens på 7.000 Hz med strømindstillinger ranging fra 16% til 50% for forskellige blæser hastigheder, verificerede med en hot-wire vindmåler.
  6. Bær sikkerhedsbriller og brandsikre hånd handsker, før du fortsætter med testen.
  7. Under hver test, sættetid vægen med flydende brændstof (methanol eller ethanol) op til sit mætningspunkt. For en 8 cm x 8 cm x 1,27 cm tyk væge, 90 ml var tilstrækkelig til fuldstændig suge vægen under anvendelse af to 60 ml sprøjter stykke tid for en 10 cm x 10 cm x 1,27 cm tyk væge, blev 120 ml fundet at være tilstrækkelig.
  8. Placer brændstof-gennemblødt væge / fastbrændsel plade forsigtigt i holderen brændstof-væge. Kontroller fladhed af brændstoffet væge overflade med en vinkel gauge.
  9. Åbn massebalance software og kontrollere indstillingerne for USB-grænseflade. Tjek massebalancen og bemærk dens læsning før testen.

4. Running Eksperimenter i en Forbrænding eller Fire Lab

  1. Sikre en ordentlig ventilation af forsøgsanlæg ved at tænde udstødningen efter hvert sæt af eksperimenter. Exhaust skal være så minimal eller isoleret som muligt under forsøgene at hjælpe med at fjerne flowforstyrrelser.
  2. Før en prøve antændes, kalibrere side-view digitalkamera ved at tage et billede af et ark millimeterpapir eller lineal, der ligger på linie langs den centrale akse af brændstof overflade. Få en gennemsnitlig pixel / mm tæller fra kalibreringen billeder. Brug denne værdi af pixel / mm under efterbehandlingen af ​​billederne (for opsætning af skalaen måling i ImageJ).
  3. Antænde brændstoffet med en propan fakkel, momentant røre den for et flydende brændstof væge og passerer flammen ensartet over overfladen i 50-60 sek med et fast brændsel.
  4. Start eksperimenterende tid umiddelbart efter ensartet tænding. Brug et stopur til at betegne den brændende tid.
  5. Tryk på knappen datafangst på massebalancen software.
  6. Overvåg massetab af den brændende væge over en tidsindstillet interval og skrive det til en måling fil. Brug massebalancen software til gIven formål.
  7. Gentag trin 4.3 til 4.6 for flere tests under de samme betingelser for at sikre repeterbarhed.
  8. Brug masse-tab versus tid-kurven til at bestemme den konstante brændende regime, hvor en lineær tilpasning af massetabet har en høj R2 værdi.
  9. For ustabile fast brændsel, brænde prøver på 50 sec intervaller fra tænding til udbrændthed at måle overflade regression (fx til 50 sek, 100 sek, 150 sek, etc.).
  10. Cut brændt fast brændsel langs midterlinien efter afkøling til regressionstest.
  11. Tag side-view fotografier af skåret fast brændsel og belastning i ImageJ. Mål regression på streamwise steder ved at konvertere pixels til cm med en lineal. Trin for trin procedure til at behandle en given billede i ImageJ er angivet nedenfor.
    1. Åbn side-view fotografi af fast brændsel prøve i ImageJ via Vælg Filer → Åbn billede.
    2. Åbn kalibrering billede (med lineal) af det faste brændsel prøven i ImageJvia Vælg Filer → Åbn Calibration billede.
    3. Stak op kalibreringen image og fast brændsel prøve billede. Gå til Billede → Stacks → Billeder til at stable.
    4. Indstil måleskala: Tegn en linje mellem to punkter med kendt afstand, såsom en lineal på fotografiet. Gå til Analyser → Set Scale. I Set Scale vinduet længden af ​​linjen, i pixels, vil blive vist. Skriv den kendte afstand og måleenheder i de relevante felter og klik OK.
    5. Tegn en ny linje, og bekræfter, at måleskala er korrekt.
    6. Måling afstanden mellem to punkter i den givne fotografi prøve: Tegn en linje mellem to punkter. Statuslinjen viser den vinkel (fra vandret) og længden. Analyser → Measure (eller Ctrl + M eller blot skrive M på tastaturet) overfører værdierne til en data vindue.
    7. Mål regression på hver streamwise placering x ved at måle tykkelsen af ​​udbrænding prøve og subtraheres fra Initial tykkelse af prøven.
  12. Bemærk tidsintervallet over hvilket overfladen af ​​fast brændsel forbliver tilnærmelsesvis flad og anvendelse til temperatur kortlægning eller tilpasninger af termoelement positioner foretaget for at kompensere for overflade regression.
  13. Indstil temperaturen mapping interval at fange målinger under den stadige brændende regime, ca. 150 sek for fast PMMA og 400 sek til flydende-gennemblødt væger. Indstil temperaturen mapping interval baseret på steady afbrænding tidsinterval af flydende og faste brændstoffer. En anbefalet trinstørrelse nær overfladen er 0,25 mm 4-6.
  14. Juster en mikro termoelement omhyggeligt med overfladen af ​​brændstoffet under anvendelse af en XY UniSlide. Placer given termoelement i midten af ​​bredden af ​​prøven.
  15. Flyt mikro termoelement omhyggeligt til forkanten af ​​brændstof vægen ved hjælp af XY UniSlide.
  16. Kør en dataopsamling program på en computer og læse gitteret scanning algoritme fra en mappe på desktop.
    Bemærk: Når eksperimentet er i gang, dataindsamling er automatisk, og brugeren kun behøver at overvåge den for at kontrollere eksperimentet går som planlagt.
  17. Ved hjælp af en dataopsamling på en computer, erhverve data og skrive det til en måling fil. Bemærk, blev samplingfrekvens på 100 4-5 til 500 6 Hz anvendt i tidligere eksperimenter.
  18. Når du er færdig, slukke flammen. Sluk PWM-controller, og tag stikket af blæseren fra den 3-fasede 240 VAC stikkontakt.
  19. Sluk stepmotoren controller.
  20. Gentag trin 4,12-4,18 for yderligere forsøg på ens eller forskellige strømningsforhold med samme termoelement. Et minimum på 5 tests bør gentages for hver given flow tilstand (f.eks, tvungen strømhastighed eller vertikal orientering).
  21. Gentag trin 4,12-4,18 for en 75 um micro termoelement. Traverse to termoelementer (50 um og 75 um wire-diameter) langs same sti i midten af ​​flammen for præcise stråling korrektioner. Mindre termoelementer kan også anvendes, men brud ofte forekommet for ledninger under 50 um.

5. Data Analysis

  1. Læs behandlede data fra LVM fil i Matlab eller anden analytisk software.
  2. Gennemsnittet af temperaturdata ved hvert rumligt punkt fra forskellige prøver.
  3. Beregne en stråling korrektion fra midlede termoelement data ved hvert streamwise sted, efter korrelationen af Collis og Williams 10 beskrevet detaljeret nedenfor.
  4. Beregn kompenseret temperaturmålinger ved at tilføje strålingen korrektion til rå temperaturdata.
  5. Ikke-dimensionalize temperaturen data og rumlig placering.
  6. Monter ikke-dimensionale temperaturdata på brændstoffet overflade med en passende højere ordens polynomium anvendelse af en kurvetilpasning algoritme i Matlab eller anden dedikeret software. 4 til 6 point nær overfladenviste sig at fungere godt i tidligere undersøgelser 4-6.
  7. Beregn de normale ikke-dimensionale temperaturgradienter på brændstof overflade fra hældningen af ​​den højere orden polynomium til den ikke-dimensionale temperaturfordeling på brændstoffet overflade (y = 0).
  8. Beregn den lokale masse reaktionshastighed fra den tilsvarende lokale ikke-dimensionel temperaturgradient på brændstoffet overfladen med en teoretisk korrelation baseret på Reynolds Analogi 4.
  9. Beregn konvektionsvarme fluxen fra temperaturgradienten ved overfladen af brændstoffet 5-6.

Representative Results

Eksperimenter er udført både i en vertikal konfiguration og en unik vandret vindtunnel facilitet ved University of Maryland, vist i figur 1. I stedet for en traditionel pull eller lukket tilbagevenden vindtunnel, vindtunnelen facilitet ved University of Maryland benytter en variabel hastighed blæser til at presse en 100 x 75 x 100 cm plenum som driver luftstrømmen ud en kanal ved den modsatte ende. Denne konfiguration muliggør kontinuerlig forbrænding eksperimenter som røg ikke recirkuleres, er vindtunnelen ikke er beskadiget eller påvirket af ilden og termoelementer er i stand til at bevæge sig frit i hele afsnittet prøvetagning. Udgangen kanal består af en 122 cm, 30,5 cm bred konvergerende sektion forbundet til plenum. For at rette flow og reducere den indgående turbulens intensitet, er fine mesh skærme placeret ved indgangen og udgangen af ​​konvergerende sektion og en 5 cm tyk honeycomb med 0,3 cm huller erplaceret 110 cm opstrøms fra tunnelen exit. Hastigheden af ​​strømningen, der forlader vindtunnel styres ved at variere hastigheden af ​​blæseren med en puls-bredde-modulation (PWM) controller og brændstof Prøverne er anbragt ved udløbet af tunnelen, hvor strømningshastigheder er blevet kontrolleret ved brug af en hotwire vindmåler.

Brændstof prøver ved udløbet fra vindtunnel blev anbragt på toppen af ​​en vejecelle, som kontinuerligt måler masse-tab af prøven over tid. For at undgå forstyrrelser af vinden til vejecellen, blev prøven hævet på et ark af aluminium (30,5 x 61,0 cm x 1,5 mm tykke) af to U-konsoller og omgivet af 1,27 cm tyk keramiske fiber isolering bord for at sikre en glat overflade omkring den brændende prøve. Den øverste overflade af pladen blev coatet med en høj temperatur sort mat maling med en emissivitet ca. 98% for at sikre en god baggrund for visuelt at observere flammen, og at forsegle isoleringsom også indeholder organiske bindemidler. Fordi isoleringspladen præsenterer en relativt stump organ til den indkommende strømning, anbringelse opsætningen prøven direkte i udløbet fra vindtunnel resulterede i flow separation og betydelig turbulens observeret i flammer. Tidligere arbejde af Ha et al. Fandt at fastgøre en forlængelse plade til den forreste sektion af en prøve brændstof forhindrede dette strømningsseparation og sikret en laminar strømning profil indgående til prøven. En 10 cm bred, 40,6 cm lang tynd, metal læbe var derfor monteret fra forkanten af prøven til udløbet af vindtunnel, hvilket giver en laminar diffusion flamme, der til sidst blev fundet at matche eksisterende teori 7.

Ved testning flydende brændstoffer blev brug for en porøs brændbart væge. En 10 cm x 10 cm x 1,27 cm tyk ark af Alkaline jord silikat uld blev udvalgt til tvungen flow eksperimenter på grund af sin høje porøsitet og lav varmeledningsevne. I order at forhindre lækage af brændstof fra prøven, blev natriumsilicat lim anvendes til at påføre aluminiumsfolie til alle undtagen den forreste flade. Prøven blev også "bagt" for at fjerne organiske bindemidler ved at passere en blæselampe over prøven i ca. 20 minutter, på hvilket tidspunkt flammen ændret fra gul til blå (med angivelse af fjernelse af bindemidler fra prøven). Under testen væger var gennemblødt med ca. 120 ml flydende brændstof (ethanol eller methanol), som blev fundet at være mætningspunktet for de 10 cm brede væger.

Massen forbrændingshastighed af brændstoffet blev bestemt ved måling af massen tabt fra prøven over tid under forbrænding ved en hastighed på 1 Hz. Opsætningen prøve blev understøttet over en præcision massebalance med en maksimal kapacitet på 32,2 kg og opløsning på 0,1 g, fint nok til at måle denne masse-tabsprocent med høj præcision. Efter tænding af prøven ved en blæselampe, masse-tabsprocent af condensed brændstof stiger som funktion af tiden, til sidst nå en konstant hastighed, som vinder svinder mod slutningen af ​​prøvningen som brændstoffet brænder ud. Denne "steady" region, hvor fordampningen af ​​brændstoffet frem diffusion gennem vægen dominerer brænding, er det pågældende område, hvor data samples. For en flydende væge blev prøver fundet at brænde med en konstant masse-tab sats for ca. 400 sek, omtrent midt 80% af en prøve. Alle brændende priser præsenteres er gennemsnit af mindst seks gentagne tests under bestemte betingelser, hvor repeterbarhed af målingerne blev fundet at være inden 1,2% af middelværdien.

Til afprøvning af et fast brændstof prøve blev polymethylmethacrylat (PMMA) valgt som det brænder forholdsvis støt og ikke char. For at kunne antænde prøven blev en blæselampe passeret over prøveoverfladen for 50-60 sekunder, på hvilket tidspunkt hele overfladen blev ensartet antændt. Fordibrændstofprøve var lille og de eksperimentelle resultater vist sig at være meget reproducerbar, blev fremgangsmåden anses for at være tilstrækkelig til antændelse. I modsætning flydende brændstoffer gennemvædet i en ikke-brændbart væge, fast brændsel relatere som funktion af tiden og er derfor aldrig virkelig opnå en stabil regime. I stedet blev tidlige tider af brændende valgt der skal udtages prøver hvor brændstoffet var forholdsvis flad, eksperimentelt bestemt at forekomme under den første 150 sek efter tænding.

For både flydende og fast brændsel, blev temperaturer over brændstoffet overflade kortlagt i gasfasen ved hjælp fin-wire termoelementer. For PMMA, blev temperaturerne samples ved 6 punkter over overfladen begyndende fra det smeltede lag til gasfasen ved 0,25 mm intervaller (for tvungen konvektion tests). For flydende brændsel, blev disse målinger udføres fra det tynde lag af brændstof ved overfladen ud til 6 point med samme opløsning. Disse profiler blev taget ved 12 steder along længden af ​​brændstof overflade, inden 400 sek flammeudbredelsesrisiko for væskeprøver og inden 150 sek for PMMA.

De førnævnte temperaturmålinger blev udført under anvendelse R-typen Pt / Pt-13% Rh mikro termoelementer (punktsvejset) med to tråddiametre, 50 um (0,002 i) og 75 um (0,003 in) med perle diametre på cirka 100 um og 150 um henholdsvis. Størrelsen af ​​termoelementer blev valgt således, at termoelementet var så lille som muligt uden tilbagevendende brud (for at minimere tiltrængte stråling korrektioner), men nogle stråling korrektioner fortsat er nødvendige. Anvendelse af to termoelementer med forskellige diametre blev valgt for bedre at kunne bestemme en passende stråling korrektion (beskrevet senere). Micro termoelementer blev derefter gennemløbes ved hjælp af et sæt af computerstyrede XY unislides med en maksimal rumlig opløsning på 1,5 um. Spændingssignaler blev derpå blev ACQgendannes for, aircondition og digitaliseret via et datafangst modul vurderet op til 0,02 ° C måling følsomhed. LabVIEW software blev anvendt til at synkronisere bevægelsen af ​​begge termoelementer de 50 um og 75 um wire diameter med temperaturmåling over prøven.

For at bestemme en relativ præcis stråling korrektion blev de to termoelement beskrevne størrelser gennemkøres i samme sted under gentagne tests. Korrelationen af Collis og Williams blev ansøgt om varmetab fra prøven 5-6,8,

ligning 1 (1)

hvor Nu er Nusselt nummer og Re = Ud w / v Reynolds-tallet, der blev opnået for 0,02 <Re <44, med egenskaber evalueresved filmen temperatur, Τ m, et gennemsnit af gassen, Τ g, og termoelement, Τ tc temperaturer. Her er Reynolds tal Re defineret som angivet for den lokale gasstrømningshastighed U og kinematisk viskositet v. D u i ligning. (1) repræsenterer den termotråd diameter.

Til steady-state målinger, som det er tilfældet her beskrevne, en energibalance på termoelementet junction formindsket til en konvektiv-strålingsudveksling balance (forsømme fejl på grund af varmeledning og katalytiske virkninger), givet ved

ligning 2 (2)

ligning 360; (3)

hvor Τ g er reel gassens, Τ tc er termoelementet junction (eller vulst) temperatur, Τ SURR er temperaturen af omgivelserne, ε tc er emissivitet af termoelement krydset, σ er Stefan-Boltzmanns konstant og h er den varmeoverføringskoefficienten af flow over termoelementet junction defineret som h = k nu / d. k er den termiske ledningsevne af den gas, Nu er Nusselt nummer, og d er den termotråd diameter. Valget af Nusselt antal korrelationen er af afgørende betydning for beregning af en stråling korrektion af den målte termoelement temperatur, fordi, som vist i Eq. (3), korrektionen stråling er omvendt proportional med Nusselt nummer. Dette valg er kompliceret, men på grund af den exi stence af flere "passende" Nusselt nummer korrelationer og vanskeligheden ved vurdering af egenskaberne af gasblandingen omkring termoelement, især dets varmeledningsevne. Hovedparten af beviser i litteraturen, men viser klart, at en cylindrisk Nusselt nummer korrelation er mest hensigtsmæssigt for at beskrive den konvektive varmeoverførsel til næsten alle praktiske termoelementer 5-6, helst den af Collis og Williams 8.

Det Nusselt nummer sammenhæng skal erstattes i en steady state konvektiv-strålingsbalance (ligning 3), og forsømme lille temperatur afhængighed, er et system af to ligninger med to ubekendte (nemlig Τ g og U) dannet,

ligning 4 (4)

t "fo: holde-together.within-side =" 1 "> og

ligning 5 (5)

Ligningerne (4) og (5) skal løses iterativt sammen ved hvert punkt, idet gas-fase ledningsevner og kinematiske viskositeter er både en funktion af temperaturen. Perlen Temperaturen bør anvendes som den første iteration af gastemperaturen at vurdere den termiske ledningsevne og kinematisk viskositet, med den iterative værdi tages om indtil lave fejl bliver kontaktet. Ved løsning af ligningerne, fremgår det, at strålingen korrektion (dvs. forskellen mellem termoelement læsning og den faktiske temperatur) stiger for termoelementer med større diameter og reduceres med stigende strømningshastigheder over perlen. D w 1 og d w 2 i ligning . (4) og (5) repharmes termotråd diametre, der anvendes i vores undersøgelse.

Den emissivitet af vulsten tc) kan også findes som en funktion af temperatur ved anvendelse af en metode beskrevet af Jakob 9. I sin analyse, Jakob løser Maxwells bølgeligninger for de komplekse brydningsindeks på en metallisk overflade som en funktion af dens elektriske resistivitet. En antagelse er taget i grænsen af ​​lav resistivitet og store brydningsindeks, der gælder for metaller, hvilket giver en simpel korrelation for den halvkugleformede totale emissivitet af platin (Pt) som,

ligning 6 (6)

hvor for platin, r er e, 273 T / 273, med T i K og r e, 273 <em> = 11x10 -6 Ω-cm.
Derfor platin emissivitet bliver 5-6

ligning 7 (7)

for 0 <t <2330 K. emissivitet af termoelement perle eller vejkryds, som vises i ligning. (4) og (5) kan derfor evalueres ved hjælp af ovenstående udtryk. En iteration er ikke nødvendig for ligning. (6) og (7), fordi den faktiske værdi af perlen kendt temperatur kun gastemperaturen og hastighed i ligning. (4) og (5) skal løses iterativt.

Under forsøg blev to termoelementer gennemløbes nøjagtigt de samme målepunkter og data blev udtaget til at redegøre for stråling korrektion i temperaturmålingerne. De korrektioner som følge of iteration ligning. (4) og (5) var små, for eksempel kun 79 K for termoelement 50 um wire-diameter ved 1.700 K og mindre end 5 K nær brændstof flade 6. Siden termoelementer også cross regioner af høj temperatur gradienter overvejelse af overledningsforstyrrelser tab gennem ledningen skal også overvejes, men på grund af de små tværsnitsarealet af termokoblingstrådene blev sådanne fejl beregnet til at være <1%, derfor var det ikke nødvendigt korrektioner 5-6.

Med brændstof overflade placeret i midten af ​​luftstrømmen ved udgangen af ​​vindtunnelen, var let adgang til brændstof overflade fastsatte mikro termoelement og hot-wire anemometer målinger. Under koldflydning løber af vindtunnel (ingen forbrænding) frit strømhastighed blev U for vindtunnel kalibreres med en hot-wire anemometer, som samples ved en hastighed på 50.000 eksempleringer / s for en samlet duration på 10 sek per point. Hastighedsprofilen langs udløbet af hele tunnelen blev taget, afslører, at en konsekvent stempelstrømning udgår fra midten af ​​tunnelen stikkontakt. Dette forventes for en firkantet kanal såsom udløbet fra vores vindtunnel. Tidligere målinger af Sforza et al. 10 viste, at den potentielle kerne længde ligge jet med Reynolds tal Re d mellem 2,6 og 8,8 x 10 4 skal være ca 5 d nedstrøms for udgang, hvor d er højden af kanalen. For D = 30,48 cm, bredden af vindtunnel outlet, Re d er mellem 1,5 x 10 4 og 3,9 x 10 4 betydning prøven forbliver inden for 1 d (20 cm) af tunnelen stikkontakt. Repeterbarhed disse målinger var inden for 3% af middelværdien.

Temperaturer blev målt over overfladen af ​​et antændt ark af 10 cm x 10 cm x 1.27cm PMMA placeret ved udløbet fra en vindtunnel arbejder ved U = 0,79 m / sek og 2,06 m / sek. Procedurerne beskrevet ovenfor blev anvendt til at indfange temperaturmålinger, som var ikke-dimensionalized i form af normal længde y * = y / l og temperatur, T * = (T - T w, s / T fl, annonce - T w, s) , hvor Τ w, p og Τ fl, ad repræsenterer væggen og adiabatiske flammetemperaturer, henholdsvis for en given brændstoftype, y positionen vinkelret på brændstof overflade, hvor temperaturen måles, og L længden af brændstof overflade. Den ikke-dimensionel temperatur gradienter vinkelret på overfladen blev derefter beregnet, (∂ T * / ∂ y *) y * = 0 ved at montere en femte ordens polynomium til de ikke-dimensionale temperaturer og ekstrahere hældningen på brændstof overflade, y * = 0.

Figur 2 (a) viser disse ikke-dimensionale temperaturgradienter langs længden af brændstoffet overflade. De er klart højest ved forkanten af ​​brændstof overflade, hvor flammen er tættest på brændstof overflade, og falde mod den bageste kant (x = 100 mm), hvor flammen er fjernest fra brændstoffet overflade. De ikke-dimensionale temperaturgradienter kan anvendes til at bestemme den lokale masse-forbrændingshastighed ved at anvende korrelationen 4,6,

ligning 8 (8)

hvor B er masseoverførslen nummer given brændstoftype, k w varmeledningsevnen af luft evalueret ved vægtemperatur, Cp den specifikke varme af luften evalueret ved en adiabatisk flammetemperatur af brændstoffet, og L </ Em> længden af ​​pyrolyse brændstof overflade. Den lokale masse forbrændingshastighed findes derefter at variere på en måde svarende til de ikke-dimensionale temperaturgradienter, vist i figur 2 (b).

I modsætning til flydende brændstoffer, for PMMA den lokale masse-reaktionshastighed kan også tilnærmes efterfølgende ved at måle lokale overflade regression over det faste tidsintervaller 2,11. PMMA prøver blev brændt under repræsentative forhold i perioder starter ved 50 sek og stigende på 50 sek intervaller efterfulgt af udryddelse af prøven. Pyrolysen massestrømshastighed for PMMA beregnes ved hver x placering langs den centrale symmetriakse anvendelse af en første ordens tilnærmelse givet ved Pizzo et al. 11, diskuteret i litteraturen andetsteds 4-6. En gennemsnitlig tæthed af PMMA, ρ s = 1.190 kg / m 3 blev anvendt sammen med målte overflade regression langs brændstof overflade tilankommer masse-tabsprocenter under hver 50 sek interval langs længden af ​​prøven brændstof. Selv om en kortere tid skridt ville være ønskeligt, fejl i målingen gør det bliver upraktisk, når tid skridt er mindre end 50 sek 5.

At sammenligne lokale masse-tabsprocenter fra termoelementer med dem fra regression profiler, er data fra brændstof udbrændthed tider med 100 og 150 sek bruges til at sammenligne de lokale masse brændende satser vist i figur 2 (b). Disse tider svarer til omtrent den samme tidspunkter disse målinger blev taget. Som det kan ses i figuren, begge metoder til måling af lokale masse reaktionshastighed vises meget tæt på hinanden, hvilket tyder metoden fungerer godt for disse typer af flammer.

For konvektivt-dominerede flammer såsom disse små, laminare dem, kan temperaturgradienter på brændstoffet overfladen også bruges til at udvinde convective varmefluxer, som de er i det væsentlige direkte relateret til temperaturgradienten ved overfladen. Brug målte masse-tabsprocenter, kan komponenterne i flammer varme flux også udtrækkes langs pyrolyse zone. Brug af flere tilnærmelser til varmen balance på brændstof overflade, der er anført i litteraturen andetsteds 2-3, kan disse komponenter bestemmes over overfladen af en brændende plade af PMMA. Figur 3 viser dette resultat til en PMMA flamme stabiliseret med en omgivende gratis -stream hastighed af U = 2,06 m / sek. Teknikken kan derfor være meget nyttigt ved evaluering flere foranstaltninger til at beskrive afbrænding af små prøver af brændstoffer, hvilket fører til øget forståelse af forbrændingsprocessen, især forholdet mellem den faste og gasfasen.

figur 1
Figur 1. Eksperimental opsætning. (a) Skematisk af forsøgsopstillingen anvendes til måling af masse-tabsprocenter og temperaturprofiler over en tvungen konvektion grænselag diffusion flamme. (B) Eksperimentel opsætning til undersøgelse grænselag diffusion flammer under tvungen flow. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2. temperaturgradient og lokale Burning Rate Resultater. (A) Variation af de normale ikke-dimensionelle temperaturgradienter langs brændstof overflade for en PMMA grænselag diffusion flamme på U = 0,79 m / sek og 2,06 m / sek, henholdsvis. (B) Variation af de lokale masse-brænding priser til PMMA grænselag diffusipå flammerne ved forskellige gratis-stream betingelser. Lokale masse brændende satser opnået gennem ikke-dimensionelle temperaturgradienter sammenlignes med de eksperimentelle data opnået gennem regression af PMMA overflade. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3. Heat Flux Resultater under Forced Flow. Fordeling af forskellige komponenter i flammer varme flux i pyrolyse zone for en PMMA grænselag diffusion flamme på U = 2,06 m / sek. Klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

Målet med denne undersøgelse var at udvikle en ny metode til beregning af lokale masse brændende satser for både flydende og fast brændsel i henhold til en række forskellige flow-markforhold. Undersøgelsen anses for to tilfælde, en gratis konvektion grænselag diffusion flamme og tvunget konvektion grænselag diffusion flammer oprettet i henhold til forskellige gratis-stream betingelser, ved hjælp af både flydende og fast brændsel.

Lokale brændende satser målt via fin-wire termoelement målinger over både flydende brændstof-gennemblødt væger og over massive plader af PMMA viste sig at matche andre midler til estimering, nemlig brændstof regression målinger. Disse temperaturgradienter nær brændstof overflade blev bestemt ved hjælp af en korrelation baseret på Reynolds analogi 12-13, at mens der kræver stabil, laminar forbrænding, arbejdede meget godt for skala prøver små, i sidste ende resulterer i data inden for 15% nøjagtighed for gennemsnitlige resultater og meget mere for lokal measuremenser 4-6. Det korrelerende faktor for disse lokale masse-tabsprocent målinger afhænger af Spalding massetransport antal repræsentative brændstof og andre termo-fysiske egenskaber af det brændstof, der kan beregnes på forhånd. Resultaterne antyder, at denne teknik kan være nyttigt at udtrække disse mængder og forstå afbrænding af skala brændstoffer små nærmere i fremtiden.

Andre undersøgelser i litteraturen har udvidet repræsentative arbejde her indarbejde numeriske simuleringer 4 og eksperimenter vertikalt orienterede prøver, frit brændende 4,5, og horisontalt monterede prøver under omgivende vinde 6. For disse konfigurationer, er komponenter af varmefluxer også blevet bestemt lokalt over brændstof overflade under anvendelse af samme fine-wire-termokobling teknik meget tæt på den kondenserede brændstof overflade. Mens komponenterne i varmestrømmen er blevet målt i fortiden af ​​brugen af ​​indlejrede gauges, this teknik er minimalt invasiv og tilbyder direkte måling af konvektionsvarme flux, som ikke har været muligt før.

Særlig forsigtighed bør tages ved forsøg, når de vælger specifikke konfigurationer og opsætning af apparatet. I disse eksperimenter termoelementer valgt til trin 3.2 rager fra en lille keramisk rør, holder spændingen på tråden og gøre placeringen af ​​termoelementet relativt fast. Ved hjælp af en termotråd ophængt over hele flammen uden et rør vil reducere eventuelle forstyrrelser fra det keramiske rør, men det ville gøre lokalisere den specifikke placering af termoelementet meget mere variabel som tråden har tendens til at udvide sig med stigende temperaturer. Sommetider ændringer i konfigurationen kunne fremkalde virkninger på tværs af bredden af ​​prøven (f.eks hælder prøven). Hvis opsætningen er ændret fra dem studeret i fortiden 4-6, omkring trin 4.14 lejlighedsvis kontrol at flamme temperatur mea densurements i bredden af prøven viser bør tages ingen væsentlig variation (dvs. en 2-D antagelse stadig holder). Ellers vil en 3-D mapping systemet skal gennemføres.

De mest kritiske trin, mens udfører eksperimenterne har at gøre med udarbejdelsen af ​​brændstof og korrekt brug af termoelementer. Selv små afvigelser i positionering af termoelementer kan forårsage fejl, derfor skal man være omhyggelig, når du placerer termoelement i trin 3.2, 4.13 og 4.14. Vægen brændstof skal også placeres således at så flad overflade som muligt bibeholdes (trin 2.1) og alle fyldmateriale skal bages ud af væger (trin 2.1.1).

Udstødningssystemet, aktiveret i trin 4.1, bør også være så minimal eller isoleres som muligt tæt på eksperiment for at hjælpe med at fjerne flowforstyrrelser. Dette bør kontrolleres ved at sikre en lille stearinlys er ikke blæst hvor testen vil finde sted (uden vind). Baffler, skærme, Et separat lukket facilitet eller afprøvning i et stort rum kan anvendes til at opnå dette. I trin 4.2 skal den faste brændsel antændes så ensartet som muligt. Mens propanblæselampe er ikke det mest ideelle kilde til at gøre dette, blev der forsøg, der ikke findes at være følsom over for antændelse kilde i tidligere arbejde 4-6. Følsomhed over for tændingen kilden skal dokumenteres ved forsøg ved at variere den tid eller intensitet af eksponering og iagttage resultater på den stadige masse reaktionshastighed. Hvis der observeres følsomhed en strålepanel bør alternativt anvendes til at antænde prøver. Fast brændsel, eller ethvert brændstof, der ikke har en stor (> 300 sek) konstant brændende region som observeret i masse-tabsprocenter skal have temperatur kortlægning taget under en kort region. For eksempel, i trin 4.13 anbefales kortlægningen for PMMA skal overtages den første 150 sek, mens brændslet er stadig relativt flad og overfladen regression er veldokumenteret. Surface regression målinger kan bruge ImageJ eller anden lignende billede software til at måle pixels på fotografierne og konvertere til længden. Alternativt kan en digital mikrometer anvendes til at måle overfladen regression af faste plade efter det køler (bemærk overfladen af ​​"boblende" materialer såsom PMMA skal slibes først).

Den foreslåede forbrændingshastighed korrelation er baseret på laminare antagelser imidlertid antages det, at denne teknik bør følge en lignende form for turbulent forbrænding af et brændstof overflade, omend med en modificeret funktionel sammenhæng, som skal bestemmes eksperimentelt. Arbejdet præsenteres her efterfølgende kan udvides til turbulent grænselag forbrænding og tilhørende interaktioner mellem turbulens og gas-fase varmeafgivelsen, der driver hændelsen varmeflux til brændstoffet overflade kan undersøges nærmere.

Teorien, hvorpå forbrændingshastighed korrelation er baseret forsømmer også stråling. Teorien er forsimplede leading usikkerhed i sine prædiktive kapaciteter under omstændigheder, der ikke er omfattet af den nuværende arbejde. For eksempel kan den givne metode ikke arbejde for høje tilsodning flammer hvor varmestrømmen til overfladen er stort set radiative. For store turbulente væg flammer, hvor radiative varme flux til den kondenserede brændstof overflade er høj, kan den foreslåede forbrændingshastighed korrelation eller fungerer muligvis ikke. Inddragelse af stråling effekter i den foreslåede sammenhæng er, må således ønskelig og yderligere forskning skal gennemføres for at afgøre dette funktionelle forhold. Dette område kræver forbedringer i modellen, hvis der skal opnås for sådanne flammer tillid forudsigelse metoder.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics