Méthodologie expérimentale pour l'estimation de la section locale Heat fondants et Brûler Tarifs en Steady laminaire limite Flames Diffusion Layer

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

Modélisation du comportement au feu réaliste des combustibles en phase condensée est restée hors de portée, en partie à cause d'une incapacité à résoudre les interactions complexes qui se produisent à l'interface entre les flammes en phase gazeuse et les combustibles en phase condensée. La recherche actuelle fournit une technique pour explorer la relation dynamique entre une surface de combustible condensé et en phase gazeuse combustibles flammes dans les couches limites laminaires. Des expériences ont déjà été menées dans les deux environnements convectifs forcés et gratuits sur les combustibles solides et liquides. Une méthodologie unique, basée sur l'Analogie Reynolds, a été utilisé pour estimer les taux de combustion de masse locaux et les flux de chaleur de la flamme pour ces limites laminaires flammes de diffusion de couche utilisant des gradients de température locaux à la surface du combustible. Les taux de combustion de masse locaux et convective et radiative commentaires des flammes de la chaleur ont été mesurées dans les deux régions de pyrolyse et du panache en utilisant des gradients de température mappés près du mur par un traver deux axesle système proprement dit. Ces expériences prennent du temps et peuvent être difficiles à concevoir que la surface du combustible condensé brûle régulièrement pendant une période limitée de temps après l'allumage. Les profils de température près de la surface du combustible doivent être mappé pendant un feu continu d'une surface de combustible condensé à une très haute résolution spatiale afin de capturer des estimations raisonnables des gradients de température locaux. corrections minutieuses pour les pertes de chaleur radiatifs des thermocouples sont également essentiels pour des mesures précises. Pour ces raisons, l'ensemble du dispositif expérimental doit être automatisée avec un mécanisme de déplacement transversal commandé par ordinateur, ce qui élimine la plupart des erreurs dues au positionnement d'un micro-thermocouple. Un aperçu des étapes pour capturer de manière reproductible des gradients de température quasi-mur et de les utiliser pour évaluer les taux de combustion locale et les flux de chaleur est fourni.

Introduction

Bien que des progrès importants ont été accomplis dans le domaine de la recherche en sécurité incendie au cours du siècle dernier, la prévision des taux de propagation de la flamme reste encore un défi pour de nombreux matériaux dans diverses configurations. Propagation de la flamme se déroule souvent soit dans les environnements construits ou naturels comme une série d'allumages de nouveaux éléments, émanant d'une source initiale d'inflammation. La connaissance des caractéristiques de combustion des matériaux de combustion individuels est critique afin de prédire ces taux de propagation de la flamme, car cela contribue à des vitesses de chauffage à des éléments non enflammés. Le taux de dégagement de chaleur (HRR) d'un élément combustible a donc été citée comme la quantité la plus fondamentale dans la recherche sur le feu 1, étant approximativement égale à la combustion (perte de masse) le taux du carburant en phase condensée, à savoir le taux d'évaporation un débit de carburant liquide ou de la pyrolyse d'un combustible solide.

La vitesse de combustion peut être considéré comme une mesure de l'inflammabilité d'une mèreial et est un paramètre critique dans l'analyse des risques d'incendie et la conception de systèmes d'extinction d'incendie. La perte locale de masse (ou brûlage) taux, M "f, d'une paroi verticale est, en particulier, une variable importante dans de nombreux problèmes liés à l' incendie, tels que la propagation des flammes sur un mur, la croissance du feu, et les taux d' énergie à libération dans les un feu d'enceinte, et la propagation de la fumée et des gaz chauds panaches Pour la prédiction de la hausse propagation de la flamme sur une paroi verticale, la hauteur de la flamme doit être calculée, qui dépend de la vitesse de libération d'énergie totale;. qui, à son tour, est directement influencée par le taux de perte de masse locale intégrée sur toute la zone de pyrolyse de la paroi 2-3. bien que la connaissance de ces taux de perte de masse intégrés sont relativement bien connue, la connaissance des taux de masse-combustion à des emplacements supplémentaires le long d' une surface de carburant ne sont pas bien connus parce que les techniques expérimentales pour mesurer ces taux sont extrêmement limitées. Une technique qui offre ce taux de masse-combustion "local"information pourrait donner un aperçu accru à la combustion de combustibles condensés, ce qui permet aux chercheurs de mieux comprendre les mécanismes qui distinguent les différents combustibles ou des configurations de l'autre. Comme la plupart des matériaux sont d' abord évalués à petite échelle (par exemple, dans un calorimètre à cône 1), une première étape logique est de fournir une technique pour mesurer les taux de combustion de masse locales dans les petites flammes de diffusion laminaire sur les surfaces de carburant condensés.

Le travail présenté ici traite de la méthodologie expérimentale et des protocoles pour la réalisation d'expériences sur les flammes laminaires stables établies sur des surfaces combustibles condensés. Estimation des gradients de température locaux utilisant des micro thermocouples est une technique particulièrement utile pour l'estimation des taux de combustion de masse locaux et les flux de chaleur dans ces flammes 4-6. Une analyse des données de la littérature montre la difficulté de déterminer le transfert de chaleur, de combustion et de friction coefficients locaux au condensurface du combustible sed, qui sont importants pour la compréhension de la physique et les mécanismes sous - jacents qui conduisent un feu particulier et sa propagation 4-6. Composants de flux de chaleur, qui sont restés peut-être la propriété du feu le plus bien mesurée à des endroits locaux sur une surface de carburant, se sont révélés difficiles à mesurer. Les effets tels que la variabilité des carburants, le flux de chaleur évolutivité, de la difficulté de parvenir à des conditions stables et différentes technologies de jauge de flux de chaleur ont contribué à une assez large dispersion des données qui sont disponibles dans la littérature 4. Les mesures des gradients de température locaux avec une grande précision contribueront à atténuer cette variabilité et de fournir également des corrélations de transfert de chaleur qui pourraient être utilisés pour la validation numérique des feux muraux laminaires, un problème de recherche d'incendie canonique. De telles expériences sont également utiles dans l'exploration de la relation dynamique entre une surface de combustible condensé et en phase gazeuse combustibles flammes en laminaire et la couche limite turbulentes. Méthodes pour capturer avec précision ces gradients de température d'une manière précise et reproductible sont décrits ci-dessous.

Protocol

1. Planification des expériences

  1. Suivez les instructions et les consignes de sécurité avant d'entrer dans le laboratoire de recherche incendie ou combustion. La formation en sécurité est généralement requis pour les nouveaux utilisateurs.
  2. Planifiez vos expériences à l'avance pour effectuer les tests nécessaires. Considérez les détails de l'expérience, le transport des combustibles nécessaires et les équipements nécessaires.
  3. Identifier les liquides ou solides expériences de carburant d'intérêt. Préparer les matériaux en conséquence.

2. Préparation des Matériaux et Instrumentation

  1. Pour les expériences de combustible liquide, de préparer une mèche combustible d'un matériau poreux non-combustible (laine de silicate alcalino-terreux). Des expériences antérieures 4-6 ont utilisé 8 cm x 8 cm x 1,27 cm pour les tests de convection libre et de 10 cm x 10 cm x 1,27 cm d' épaisseur des feuilles pour les tests de convection forcée.
    1. Cuire la mèche de carburant déterminé pendant environ 20 minutes en l'exposant à une flamme de diffusion à partir d'un chalumeau au propane pourà brûler des liants organiques à l'intérieur de la mèche.
    2. Afin d'éliminer les fuites du combustible liquide à partir des côtés de la mèche, appliquer généreusement silicate de sodium liquide avec une seringue couvrant toutes les faces de la mèche, à l'exception de la face supérieure.
    3. Protégez tous, mais la face supérieure de la mèche avec une feuille d'aluminium. Utilisez un adhésif à haute température pour coller la feuille d'aluminium sur les côtés de la mèche.
  2. Pour les expériences de combustibles solides, découper une feuille de combustible solide. Dans les précédents expériences de convection libre 2, 8 cm x 8 cm x 1,27 cm d' épaisseur feuille d'un clair méthacrylate coulé polyméthacrylate de méthyle (PMMA) a été utilisé.
  3. Découper une fente dans une plaque d'isolation en fibre céramique planche égale à la taille de l'échantillon de carburant dans lequel monter ensuite l'échantillon. Souvent, utiliser le même incombustible poreux la mèche de carburant; toutefois sceller avec matte à haute température de la peinture noire.
  4. Vérifiez le matériel et le logiciel donné d'acquisition de données. Ouvrez le logiciel et vérifier le caractèrecartographie ature algorithme avant d'effectuer les tests requis.

3. Préparation de la configuration expérimentale

  1. Placez une vue latérale appareil photo reflex numérique de sorte qu'il est aligné avec l'axe central du carburant et assez loin de sorte que la vue latérale complète de la flamme donnée est capturée.
    1. Pour convection forcée fl ames, l'image d'un champ de vue au centre de l'échantillon de carburant couvrant une superficie de 16 cm x 8 cm pour calculer la distance stand-off fl amme dans la zone de pyrolyse.
  2. Placez le mécanisme de translation dessus de l'échantillon de carburant. Fixer un 50 um fil de diamètre micro thermocouple à l'axe horizontal du mécanisme de translation avec soin.
  3. Allumez le contrôleur de moteur pas à pas programmable.
  4. Dans le cas des expériences d'écoulement forcé, puissance jusqu'à la soufflante centrifuge de la soufflerie.
  5. Régler le dispositif de commande de largeur d'impulsion (PWM) à une fréquence de 7000 Hz avec des réglages de puissance ranging de 16% à 50% pour des vitesses de ventilateur différentes, vérifiées avec un anémomètre à fil chaud.
  6. Porter des lunettes de sécurité et des gants résistants au feu avant de procéder à l'essai.
  7. Lors de chaque essai, faire tremper la mèche avec du carburant liquide (méthanol ou éthanol) jusqu'à son point de saturation. Pour une cm x 8 cm x 1,27 cm mèche 8 d'épaisseur, 90 ml est suffisante pour absorber totalement la mèche utilisant deux 60 ml seringues tandis que pour un x 10 cm x 1,27 cm mèche épaisseur de 10 cm, 120 ml a été jugée suffisante.
  8. Placez la mèche / plaque de combustible solide combustible trempé avec précaution dans le support de carburant mèche. Vérifier la planéité de la surface de la mèche de carburant avec une jauge d'angle.
  9. Ouvrez le logiciel de bilan de masse et de vérifier les paramètres d'interface USB. Vérifiez l'équilibre de masse et noter sa lecture avant le test.

4. Les expériences de course dans une combustion ou Lab Fire

  1. Veiller à une bonne ventilation de l'installation expérimentale en tournant sur l'échappement après avoir terminé chaque série d'expériences. Exhaust doit être aussi minime ou isolé que possible au cours des expériences pour aider à éliminer les perturbations de l'écoulement.
  2. Avant un échantillon est allumé, étalonner la vue latérale appareil photo numérique en prenant une photo d'une feuille de papier ou une règle graphique qui est aligné le long de l'axe central de la surface du combustible. Obtenir un nombre moyen pixels / mm à partir des images d'étalonnage. Utilisez cette valeur de pixels / mm au cours du post-traitement des images (pour la mise en place de l'échelle de mesure en ImageJ).
  3. Enflammer le carburant avec un chalumeau au propane, momentanément le toucher pour une mèche de combustible liquide et le passage de la flamme de façon uniforme sur la surface pendant 50 à 60 secondes avec un combustible solide.
  4. Heure de départ expérimental immédiatement après l'allumage uniforme. Utilisez un chronomètre pour indiquer le temps de combustion.
  5. Appuyez sur le bouton d'acquisition de données sur le logiciel de bilan de masse.
  6. Surveiller la perte de masse de la mèche sur un intervalle de temps et d'écrire dans un fichier de mesure. Utilisez le logiciel de bilan de masse pour la gbut Iven.
  7. Répétez les étapes 04.03 à 04.06 pour de multiples essais dans les mêmes conditions pour assurer la répétabilité.
  8. Utilisez la perte de masse par rapport à la courbe de temps pour déterminer le régime de combustion stable, où un ajustement linéaire de la perte de masse a une haute valeur R 2.
  9. Pour les combustibles solides instables, brûler des échantillons à incréments de 50 sec à partir de l' allumage à l' épuisement professionnel pour mesurer la régression de la surface (par exemple, pendant 50 s, 100 s, 150 s, etc.).
  10. Couper brûlé des combustibles solides le long de la ligne médiane après refroidissement pour les tests de régression.
  11. Prenez en vue latérale photographies de combustibles solides coupés et charge dans ImageJ. Mesurer la régression à des emplacements de pixels par fractions en convertissant à cm avec une règle. Procédure étape par étape pour traiter une image donnée dans ImageJ est listé ci-dessous.
    1. Ouvrir vue latérale photographie de l'échantillon de combustible solide dans ImageJ via Sélectionnez Fichier → Ouvrir une image.
    2. Ouvrez l'image d'étalonnage (avec la règle) de l'échantillon de combustible solide dans ImageJvia Sélectionnez Fichier → Ouvrir Calibration Image.
    3. Empilez l'image d'étalonnage et de l'image solide de l'échantillon de carburant. Aller à l'image → Stacks → Images à empiler.
    4. échelle de mesure Set: Tracez une ligne entre deux points de distance connue comme une règle sur la photo. Allez à Analyser → Echelle Set. Dans la fenêtre Set échelle de la longueur de la ligne, en pixels, sera affiché. Tapez la distance et les unités de mesure connue dans les cases appropriées et cliquez sur OK.
    5. Dessiner une nouvelle ligne et confirmer que l'échelle de mesure est correcte.
    6. distance entre deux points de mesure dans la photographie de l'échantillon donné: Tracez une ligne entre deux points. La barre d'état affiche l'angle (à l'horizontale) et la longueur. Analyser → Mesure (ou Ctrl + M ou simplement taper M sur le clavier) transfère les valeurs à une fenêtre de données.
    7. Mesurer la régression à chaque position x par fractions en mesurant l'épaisseur de l'échantillon burn-out et en la soustrayant de l'iépaisseur préside d'abord de l'échantillon.
  12. Noter que l'intervalle de temps au cours duquel la surface des combustibles solides restent sensiblement plat et son utilisation pour la cartographie des températures ou réglages des positions des thermocouples effectués pour compenser la régression de la surface.
  13. Définissez l'intervalle de cartographie de température pour capturer des mesures pendant le régime de combustion stable, environ 150 sec pour le PMMA solide et 400 s pour les mèches liquides imbibés. Définir l'intervalle de mise en correspondance de la température en fonction de l'intervalle de temps de combustion régulière de combustibles liquides et solides. Une taille de pas recommandée à proximité de la surface est de 0,25 mm 6/4.
  14. Aligner un micro thermocouple soigneusement avec la surface du carburant à l'aide d'un Unislide XY. Placez le thermocouple donné au centre de la largeur de l'échantillon.
  15. Déplacez le micro thermocouple soigneusement au bord d'attaque de la mèche de carburant en utilisant le Unislide XY.
  16. Exécuter un programme d'acquisition de données sur un ordinateur et lire l'algorithme de balayage de grille à partir d'un dossier sur le desktop.
    Note: Une fois que l'expérience est en cours, la collecte des données est automatique, et l'utilisateur n'a besoin que de le surveiller pour vous assurer que l'expérience se déroule comme prévu.
  17. Utilisation d'un programme d'acquisition de données sur un ordinateur, l'acquisition de données et de l'écrire dans un fichier de mesure. Remarque, les taux de 100 4-5 500 6 Hz d'échantillonnage ont été utilisés dans des expériences passées.
  18. Une fois terminé, éteindre la flamme. Éteignez le contrôleur PWM et débranchez le cordon d'alimentation du ventilateur de la prise d'alimentation VAC 3 phases 240.
  19. Éteignez le contrôleur de moteur pas à pas.
  20. Répétez les étapes de 4,12 à 4,18 pour des expériences supplémentaires à des conditions d'écoulement semblables ou différents avec le même thermocouple. Un minimum de 5 essais doit être répétée pour chaque condition d'écoulement donné (par exemple, la vitesse d'écoulement forcé ou à l' orientation verticale).
  21. Répétez les étapes de 4,12 à 4,18 pour un 75 pm micro thermocouple. Traverse deux thermocouples (50 um et 75 um fil de diamètre) le long de la samchemin d'e au centre de la flamme pour les corrections de rayonnement précis. Les petits thermocouples peuvent également être utilisés, mais la rupture est souvent produit pour les fils en dessous de 50 um.

Analyse 5. Données

  1. Lire les données traitées à partir du fichier LVM dans Matlab ou d'autres logiciels d'analyse.
  2. La moyenne des données de température à chaque point de l'espace à partir de différents tests.
  3. Calculer une correction de rayonnement à partir des données de thermocouple moyennées à chaque emplacement direction de l' écoulement, suite à la corrélation entre Collis et Williams 10 décrit en détail ci - dessous.
  4. Calculer les mesures de température compensées en ajoutant la correction de rayonnement aux données de température premières.
  5. Dimensionalize non les données de température et de l'emplacement spatial.
  6. Monter les données de température non-dimensionnelles à la surface de carburant avec un ajustement polynomial d'ordre supérieur approprié à l'aide d'un algorithme d'ajustement de courbe en Matlab ou tout autre logiciel dédié. 4 à 6 points près de la surfaceont été trouvés à bien travailler dans les études précédentes 4-6.
  7. Calculer les gradients de température sans dimension normale à la surface du carburant à partir de la pente de l'ajustement polynomial d'ordre supérieur à la distribution de température non dimensionnelle à la surface du combustible (y = 0).
  8. Calculer le taux de combustion de masse locale du gradient de température correspondant locale non-dimensionnelle à la surface du combustible en utilisant une corrélation théorique basée sur l'Analogie Reynolds 4.
  9. Calculer le flux de chaleur par convection à partir du gradient de température à la surface du combustible 5-6.

Representative Results

Des expériences ont été réalisées à la fois dans une configuration verticale et une installation de soufflerie horizontale unique à l'Université du Maryland, de la figure 1. Plutôt que d' un pull traditionnel ou fermé tunnel retour du vent, l'installation de soufflerie à l'Université du Maryland utilise une variable ventilateur à vitesse pour pressuriser un plénum 100 cm x 75 x 100 qui entraîne le flux d'air à un conduit à l'extrémité opposée. Cette configuration permet des expériences de combustion continus que la fumée ne soit pas remis en circulation, la soufflerie ne soit pas endommagé ou influencé par le feu et les thermocouples sont en mesure de se déplacer librement dans toute la section d'échantillonnage. Le conduit de sortie se compose d'une section convergente de 30,5 cm de largeur 122 cm reliée à la chambre de tranquillisation. Pour redresser le flux et réduire l'intensité de turbulence entrant, tamis à mailles fines sont placés à l'entrée et la sortie de la section convergente et un épais nid d'abeille 5 cm avec 0,3 cm trous estplacé 110 cm en amont de la sortie du tunnel. La vitesse de l'écoulement sortant de la soufflerie est réglée en faisant varier la vitesse du ventilateur avec une impulsion de modulation de largeur (PWM) des échantillons de contrôleur et de carburant sont placés à la sortie du tunnel, où les vitesses d'écoulement ont été vérifiées par l'utilisation d'un anémomètre Hotwire.

Des échantillons de carburant à la sortie de la soufflerie ont été placées sur le dessus d'une cellule de charge qui mesure en continu la perte de masse de l'échantillon au cours du temps. Pour éviter les perturbations du vent à la cellule de charge, l'échantillon a été élevée sur une feuille d'aluminium (30,5 x 61,0 cm x 1,5 mm d'épaisseur) par deux étriers en U et entouré de 1,27 cm d'épaisseur du panneau isolant en fibre de céramique pour assurer une surface lisse autour de l'échantillon de brûlure. La surface supérieure de la planche a été revêtue d'une peinture noir mat haute température avec une émissivité d'environ 98% pour assurer une bonne toile de fond pour observer visuellement la flamme et pour sceller l'isolationqui contient aussi des liants organiques. Parce que le panneau d'isolation présente un corps relativement émoussée au flux entrant, en plaçant directement la configuration de l'échantillon dans la sortie du tunnel du vent a entraîné la séparation de l'écoulement et de la turbulence importante observée dans les flammes. Les travaux antérieurs de Ha et al. A constaté que la fixation d' une plaque d'extension à la section avant d'un échantillon de carburant a empêché cette séparation d'écoulement et a assuré un profil d'écoulement laminaire entrant à l'échantillon. A 40,6 cm de long mince, lèvre 10 cm de large, le métal a donc été monté à partir du bord d' attaque de l'échantillon à la sortie du tunnel de vent, fournissant une flamme de diffusion laminaire qui a finalement été trouvé pour correspondre à la théorie 7 existante.

Dans les combustibles liquides d'essai une mèche incombustible poreuse était nécessaire. A 10 cm x 10 cm x 1,27 cm d'épaisseur feuille de laine alcaline de silicate de terre a été choisi pour des expériences d'écoulement forcé en raison de sa porosité élevée et une faible conductivité thermique. En order pour éviter les fuites de carburant à partir de l'échantillon, le silicate de sodium colle a été utilisée pour appliquer la feuille d'aluminium à tous, sauf la face avant. L'échantillon a été aussi «cuit» pour éliminer les liants organiques en faisant passer un chalumeau sur l'échantillon pendant environ 20 minutes, à quel point la flamme a changé du jaune au bleu (indiquant le retrait des liants de l'échantillon). Au cours des essais, des mèches étaient trempés avec environ 120 ml de combustible liquide (éthanol ou méthanol) qui a été jugée être le point de saturation pour les 10 cm de large mèches.

Le taux de combustion massique du combustible a été déterminée en mesurant la perte de masse de l'échantillon au cours du temps lors de la combustion à un débit de 1 Hz. La configuration de l'échantillon a été pris en charge sur un bilan de masse de précision avec une capacité maximale de 32,2 kg et une résolution de 0,1 g, assez fine pour mesurer ce taux de perte de masse avec une grande précision. À la suite de l'allumage de l'échantillon par une lampe à souder, le taux de perte de masse de coles augmentations de carburant ndensed en fonction du temps, pour finalement atteindre une vitesse constante qui se fane finalement vers la fin de l'essai comme combustible brûle. Cette région "stable", où l'évaporation du carburant plutôt que la diffusion à travers la mèche domine la combustion, est la région d'intérêt où les données sont échantillonnées. Pour une mèche de liquide, ont été trouvés des échantillons à brûler avec un taux de perte de masse constante pendant environ 400 secondes, environ au milieu de 80% d'un test. Tous les tarifs brûlants présentés sont des moyennes d'au moins six essais répétés dans des conditions spécifiées, où la répétabilité des mesures ont été jugées à moins de 1,2% de la moyenne.

Pour le test d'un échantillon de combustible solide, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) a été choisi car il brûle de manière relativement constante et ne omble. Pour allumer l'échantillon, un chalumeau a été passé sur la surface de l'échantillon pour 50-60 sec, à quel point toute la surface a été uniformément enflammé. Parce que leéchantillon de carburant était petite et les résultats expérimentaux trouvés très répétable, la méthode a été jugée suffisante pour l'allumage. Contrairement aux combustibles liquides trempés dans une mèche incombustible, des combustibles solides régressent en fonction du temps et ne sont donc jamais vraiment atteindre un régime stable. Au lieu de cela, les premiers temps de combustion ont été choisis pour être échantillonnés où le carburant est resté relativement stable, déterminée expérimentalement de se produire au cours du premier 150 sec d'allumage suivant.

Pour les deux combustibles liquides et solides, des températures supérieures à la surface du combustible ont été cartographiés dans la phase gazeuse en utilisant des thermocouples à fil fin. Pour le PMMA, les températures ont été échantillonnées à 6 points au-dessus de la surface à partir de la couche fondue dans la phase gazeuse à des intervalles de 0,25 mm (pour des essais à convection forcée). Pour les combustibles liquides, ces mesures ont été effectuées à partir de la couche mince de carburant à la surface sur 6 points à la même résolution. Ces profils ont été prélevés à 12 endroits along de la longueur de la surface du combustible, à moins de 400 secondes d'allumage pour les échantillons liquides et à moins de 150 secondes pour le PMMA.

Les mesures de température mentionnées ci-dessus ont été effectuées à l'aide de type R Pt / Pt-13% Rh micro thermocouples (soudée par points) avec deux diamètres de fil, 50 um (0,002 pouce) et 75 um (0,003 pouce) ayant un diamètre de talon d'environ 100 um et 150 um, respectivement. La taille des thermocouples a été choisie de telle sorte que le thermocouple est aussi faible que possible sans rupture récurrente (afin de minimiser les corrections de rayonnement nécessaire), toutefois quelques corrections de rayonnement sont encore nécessaires. L'utilisation de deux thermocouples de diamètres différents ont été choisis afin de mieux déterminer une correction d'un rayonnement approprié (décrit plus loin). thermocouples Micro ont ensuite été parcourus en utilisant un ensemble de unislides XY contrôlé par ordinateur avec une résolution spatiale maximale de 1,5 pm. Les signaux de tension ont ensuite été ACQuired, conditionné et numérisé via un module d'acquisition de données nominale jusqu'à 0,02 ° C la sensibilité de mesure. logiciel LabVIEW a été utilisé pour synchroniser le mouvement des deux thermocouples 50 um et 75 um fil de diamètre avec mesure de la température sur l'échantillon.

Afin de déterminer une correction de rayonnement relativement précis, les deux dimensions du thermocouple décrits ont été traversés par rapport au même endroit lors d'essais répétés. La corrélation de Collis et Williams a été appliqué pour les pertes de l'échantillon 5-6,8 de chaleur,

L'équation 1 (1)

où Nu est le nombre de Nusselt et Re = Ud w / v est le nombre de Reynolds, qui a été obtenu pour 0,02 <Re <44, avec des propriétés évaluéesà la température du film, Τ m, une moyenne du gaz, Τ g, et d'un thermocouple, T pour des températures tc. Ici, le nombre de Reynolds Re est défini comme indiqué pour la vitesse d'écoulement de gaz local U et la viscosité cinématique v. Dw dans l' équation. (1) représente le diamètre du fil du thermocouple.

Pour les mesures en régime permanent, comme dans le cas décrit ici, un bilan énergétique sur la jonction du thermocouple réduit à un bilan thermique convective-radiatif (erreurs négliger en raison de la conduction et les effets catalytiques), donnée par

équation 2 (2)

l'équation 360, (3)

Τ g est la température du gaz réel Τ tc est la jonction de thermocouple (ou perle) la température, Τ surr est la température de l'environnement, ε tc est l'émissivité de la jonction de thermocouple, σ est la Stefan-Boltzmann et h est le coefficient de transfert de chaleur par convection de l'écoulement au- dessus de la jonction du thermocouple définie par h = k Nu / j. k est la conductivité thermique du gaz, Nu est le nombre de Nusselt et d est le diamètre du fil du thermocouple. Le choix du nombre de Nusselt corrélation est d'une importance primordiale pour le calcul d'une correction de rayonnement à la température du thermocouple de mesure car, comme indiqué dans l'équation. (3), la correction de rayonnement est inversement proportionnel au nombre de Nusselt. Ce choix est toutefois compliquée en raison de la exi stence de plusieurs nombres de Nusselt corrélations «appropriées» et la difficulté d'estimation des propriétés du mélange gazeux entourant le thermocouple, en particulier sa conductivité thermique. La majeure partie de la preuve dans la littérature, cependant, indique clairement que cylindrique Nusselt nombre de corrélation est le plus approprié pour décrire le transfert de chaleur par convection à presque tous les thermocouples pratiques 5-6, de préférence celle de Collis et Williams 8.

Le nombre de corrélation Nusselt doit être substituée dans un équilibre convectif-radiatif état ​​d' équilibre (équation 3) et en négligeant petite dépendance de température, un système de deux équations à deux inconnues ( à savoir Τ g et U) sont formés,

l'équation 4 (4)

t "fo: keep-together.within-page =" 1 "> et

l'équation 5 (5)

Les équations (4) et (5) doivent être résolus de manière itérative ensemble à chaque point, puisque conductivités en phase gazeuse et les viscosités cinématiques sont à la fois une fonction de la température. La température de talon doit être utilisée comme la première itération de la température du gaz afin d'évaluer la conductivité thermique et la viscosité cinématique, la valeur itérative re-prise jusqu'à ce que de faibles erreurs sont approchés. En résolvant les équations, il apparaît que la correction de rayonnement ( par exemple, la différence entre la lecture du thermocouple et la température réelle) augmente pour les thermocouples de plus grand diamètre et se réduit avec l' augmentation des vitesses d'écoulement au- dessus de la bille. Dw 1 et dw 2 Eq . (4) et (5) représentantressentir les diamètres de fil de thermocouple utilisés dans notre étude.

L'émissivité du bourrelet tc) peut également être trouvé en fonction de la température en utilisant une méthode décrite par Jakob 9. Dans son analyse, Jakob résout les équations de Maxwell d'onde pour les indices de réfraction complexe sur une surface métallique en fonction de sa résistivité électrique. Une hypothèse est prise dans la limite de faible résistivité et de grands indices de réfraction, ce qui est vrai pour les métaux, ce qui donne une corrélation simple pour l'émissivité totale hémisphérique du platine (Pt) comme,

L'équation 6 (6)

où, pour le platine, r er e, 273 T / 273, avec T en K et r e, 273 <em> = 11x10 -6 Ω-cm.
Par conséquent, l'émissivité de platine devient 5-6

L'équation 7 (7)

pour 0 <T <2330 K. L'émissivité du bourrelet du thermocouple ou d'une jonction, comme on le voit dans les équations. (4) et (5) peuvent donc être évalués en utilisant l'expression ci-dessus. Une itération est pas nécessaire pour Eqs. (6) et (7) en raison de la valeur réelle de la température de talon est connu que la température du gaz et de la vitesse dans les équations. (4) et (5) doivent être résolus de manière itérative.

Au cours d'expériences, deux thermocouples ont été traversés exactement aux mêmes points de mesure et les données ont été échantillonnés pour tenir compte de la correction de rayonnement dans des mesures de température. Les corrections appliquées à la suite of itérer Eqs. (4) et (5) sont petits, par exemple seulement 79 K pour le fil de thermocouple de diamètre 50 pm à 1 700 K , et inférieure à 5 K à proximité de la surface du combustible 6. Étant donné que les thermocouples aussi des régions transversales de haute température gradients examen des pertes de conduction à travers le fil doit également être considéré, toutefois, en raison des petites surfaces en section transversale des fils de thermocouple, de telles erreurs ont été calculées pour être <1%, donc aucune correction était nécessaire 5-6.

Avec la surface de carburant placé dans le centre du flux d'air à la sortie du tunnel de vent, un accès facile à la surface du combustible a été fourni pour micro thermocouple et mesures de anémomètre à fil chaud. Pendant d'écoulement à froid courses de la soufflerie (pas de combustion) , la vitesse libre-flux, U de la soufflerie a été calibré à l' aide d' un anémomètre à fil chaud qui échantillonné à un taux de 50.000 échantillons / s pour une duratio totalen de 10 sec par point. Le profil de vitesse le long de la sortie de l'ensemble du tunnel a été prise, révélant un bouchon uniforme de flux émanant du centre de la sortie du tunnel. Ceci est prévu pour un canal carré, comme la sortie de notre soufflerie. Les mesures précédentes par Sforza et al. 10 ont montré que la longueur de base potentielle d'un jet carré avec nombre de Reynolds Re d entre 2,6 et 8,8 x 10 4 devrait être d' environ 5 d en aval de la sortie, où d est la hauteur du canal. Pour d = 30,48 cm, la largeur de la sortie de la soufflerie, Re d est compris entre 1,5 x 10 4 et 3,9 x 10 4 signification de l'échantillon reste à l' intérieur 1d (20 cm) de la sortie du tunnel. La reproductibilité de ces mesures était de moins de 3% de la moyenne.

Les températures ont été mesurées sur la surface d'une feuille rougie de 10 cm x 10 cm x 1,27cm PMMA placé à la sortie d'un tunnel de vent fonctionnant à U = 0,79 m / s et 2,06 m / sec. Les procédures décrites ci - dessus ont été utilisés pour capturer les mesures de température qui ont été non unidimensionnels en termes de longueur normale y * = y / L et de la température, T * = (T - T w, p / T fl, ad - T w, p)Τ w, p et Τ fl, ad représente la paroi et la température de flamme adiabatique, respectivement pour un combustible donné, y de la position normale à la surface du carburant lorsque la température est mesurée et l la longueur de la surface du carburant. La température adimensionnelle gradients perpendiculaires à la surface ont ensuite été calculées, (∂ T * / ∂ y *) Y * = 0 en adaptant un polynôme du cinquième ordre des températures adimensionnels et l' extraction de la pente à la surface du combustible, y * = 0.

Figure 2 (a) montre les gradients de température sans dimension le long de la longueur de la surface du carburant. Ils sont clairement plus élevé au niveau du bord d'attaque de la surface du combustible, où la flamme est plus proche de la surface du combustible, et diminuent vers le bord de fuite (x = 100 mm), où la flamme est le plus éloigné de la surface du combustible. Les gradients de température non-dimensionnelles peuvent être utilisés pour déterminer le taux de masse combustion locale en appliquant la corrélation 4,6,

L'équation 8 (8)

B est le nombre de transfert de masse du combustible donné, w k la conductivité thermique de l' air évaluée à la température de la paroi, c p la chaleur spécifique de l'air évalué à une température adiabatique de flamme du combustible, et L </ Em> la longueur de la surface du combustible de pyrolyse. La vitesse de combustion de masse locale se trouve alors à varier d'une manière similaire aux gradients de température non dimensionnels, représentée sur la figure 2 (b).

Contrairement aux combustibles liquides, pour le PMMA , le taux de masse-combustion locale peut aussi être approchée a posteriori par la mesure de la régression de la surface locale sur des intervalles de temps fixes 2,11. échantillons de PMMA ont été brûlés dans des conditions représentatives pour des périodes de temps à partir de 50 sec et en augmentant à 50 seconde d'intervalle suivies d'extinction de l'échantillon. Le débit massique de pyrolyse pour le PMMA est calculée à chaque position x le long de l'axe de symétrie central en utilisant une approximation du premier ordre donné par Pizzo et coll. 11, discuté dans la littérature ailleurs 06/04. Une densité moyenne de PMMA, ρ s = 1,190 kg / m3 a été utilisée avec une régression de la surface mesurée le long de la surface du carburantarriver à des taux de perte de masse au cours de chaque intervalle de 50 secondes le long de la longueur de l'échantillon de carburant. Bien qu'un pas de temps plus courte serait souhaitable, les erreurs de mesure font devenir impraticable lorsque des mesures de temps sont moins de 50 sec 5.

Pour comparer les taux de perte de masse locaux de thermocouples avec ceux des profils de régression, les données des temps d'épuisement de carburant de 100 et 150 sec ont été utilisés pour comparer les taux de combustion de masse locales représentées sur la figure 2 (b). Ces temps correspondent à peu près à la même heure de ces mesures ont été prises. Comme on le voit sur la figure, les deux méthodes de mesure de la vitesse de combustion de masse locale semblent très proches les uns des autres, ce qui suggère la méthode fonctionne bien pour ces types de flammes.

Pour flammes convexion-dominés tels que ces petits, les laminaires, des gradients de température à la surface de carburant peuvent également être utilisés pour extraire conflux thermiques convectifs tels qu'ils sont, en substance, en relation directe avec le gradient de température à la surface. L'utilisation mesurée des taux de perte de masse, les composants du flux de chaleur de la flamme peuvent aussi être extraites le long de la zone de pyrolyse. Utilisation de plusieurs approximations à l'équilibre thermique à la surface du combustible, énumérés dans la littérature ailleurs 2-3, ces composants peuvent être déterminés sur la surface d'une dalle de combustion de PMMA. La figure 3 montre ce résultat, pour une flamme PMMA stabilisée avec une libre ambiante -stream vitesse de U = 2,06 m / s. La technique peut donc être extrêmement utile dans l'évaluation de plusieurs mesures visant à décrire la combustion de petits échantillons de combustibles, ce qui conduit à une meilleure compréhension du processus de combustion, en particulier la relation entre la phase solide et le gaz.

Figure 1
Figure 1. ExpérienceSetup al. (a) Schéma du dispositif expérimental utilisé pour mesurer les taux de perte de masse et les profils de température sur une convection forcée diffusion de la couche limite flamme. (B) Montage expérimental pour l' étude de délimitation des flammes de diffusion de la couche sous écoulement forcé. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2
Figure 2. Gradient de température et locales Résultats Brûler de taux. (A) Variation des gradients de température non-dimensionnelles normales le long de la surface du combustible pour une PMMA couche limite flamme de diffusion à U = 0,79 m / s et 2,06 m / s, respectivement. (B) Variation des taux de masse brûlante locales pour la couche limite PMMA diffusisur les flammes à différentes conditions de libre-flux. Les taux de combustion de masse locaux obtenus par le non-dimensionnelles des gradients de température sont comparées avec les données expérimentales obtenues par la régression de la surface PMMA. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3
Figure 3. Flux de chaleur Résultats sous circulation forcée. Répartition des différentes composantes de la flamme flux de chaleur dans la zone de pyrolyse pour une PMMA couche limite flamme de diffusion à U = 2,06 m / sec. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Discussion

Le but de cette enquête était de développer une nouvelle méthodologie pour l'estimation des taux de combustion de masse locaux pour les combustibles liquides et solides sous une variété de conditions de champ d'écoulement. L'étude a examiné deux cas, une convection libre diffusion de la couche limite la flamme et aux limites de convection flammes de diffusion de couche forcées établies dans différentes conditions de libre-cours d'eau, en utilisant des combustibles liquides et solides.

Les taux de combustion locaux mesurés par des mesures de thermocouples à fil fin sur les deux mèches de carburant imbibé de liquide et sur des dalles solides de PMMA ont été trouvés pour correspondre à d'autres moyens d'estimation, à savoir les mesures de régression de carburant. Ces gradients de température près de la surface de carburant ont été déterminées en utilisant une corrélation basée sur l'analogie de Reynolds 12-13 qui, tout en exigeant stable, la combustion laminaire, fonctionnait très bien pour les petits échantillons à grande échelle, entraînant finalement des données au sein de la précision de 15% pour les résultats moyens et beaucoup plus pour Measurem localeents 4-6. Le facteur en corrélation de ces mesures locales de taux de perte de masse dépend du Spalding numéro de transfert de masse du carburant représentant et d' autres propriétés thermo-physiques du combustible qui peut être calculé a priori. Les résultats montrent que cette technique peut être utile pour extraire ces quantités et de comprendre la combustion des combustibles à grande échelle des petits plus en détail à l'avenir.

D' autres études dans la littérature ont élargi le travail représentant ici incorporant des simulations numériques 4 et expériences sur des échantillons orientés verticalement, brûlant librement 4,5, et des échantillons montés horizontalement sous les vents ambiants 6. Pour ces configurations, des composants de flux de chaleur ont également été déterminées localement sur la surface de carburant en utilisant la même technique de thermocouple à fil fin très proche de la surface du combustible condensé. Alors que les composantes du flux de chaleur ont été mesurées dans le passé par l'utilisation de jauges embarqués, this technique est peu invasive et offre une mesure directe des flux de chaleur par convection, qui n'a pas été possible avant.

Une attention particulière doit être prise lors d'expériences lors du choix des configurations et la configuration de l'appareil spécifiques. Dans ces expériences, des thermocouples choisies pour l'étape 3.2 en saillie à partir d'un petit tube en céramique, en maintenant la tension sur le fil et faisant l'emplacement du thermocouple relativement fixe. L'utilisation d'un fil de thermocouple suspendu sur toute la flamme sans un tube réduirait les perturbations possibles du tube en céramique, mais il serait de localiser l'emplacement précis du thermocouple beaucoup plus variable que le fil a tendance à se développer avec l'augmentation des températures. Parfois, des changements dans la configuration peuvent induire des effets sur la largeur de l'échantillon (par exemple d'inclinaison de l'échantillon). Si la configuration est modifiée de celles étudiées dans le passé 4-6, autour de l' étape 4.14 contrôles occasionnels que le mea de température de flammemesu- sur toute la largeur de l'échantillon montrent aucune variation significative devrait être prise (ie, une hypothèse 2-D détient toujours). Dans le cas contraire, un système de cartographie 3-D devra être mis en oeuvre.

Les étapes les plus critiques tout en effectuant les expériences ont à voir avec la préparation du combustible et l'utilisation correcte des thermocouples. Même de légères déviations dans le positionnement des thermocouples pourraient provoquer des erreurs, donc il faut prendre soin lors du positionnement du thermocouple dans les étapes 3.2, 4.13 et 4.14. La mèche de carburant doit être placé de manière à ce qu'une surface aussi plate que possible est maintenue (étape 2.1) et tout matériau de remplissage doit être cuit sur mèches (étape 2.1.1).

Le système d'échappement, activé à l'étape 4.1 devrait également être maintenue aussi minime ou isolé que possible près de l'expérience pour aider à éliminer les perturbations d'écoulement. Cela doit être vérifié en assurant une petite bougie ne soit pas soufflé où le test aura lieu (sans vent). Chicanes, écrans, Une installation séparée et fermée ou des tests dans un grand espace peut être utilisé pour accomplir cette tâche. A l'étape 4.2, le combustible solide doit être allumé de manière aussi uniforme que possible. Alors que la torche au propane est pas la source la plus idéale pour ce faire, des expériences sont introuvables pour être sensible à la source d'inflammation dans le travail passé 4-6. Sensibilité à la source d'inflammation doit être documentée au cours des expériences en faisant varier le temps ou l'intensité de l'exposition et en observant les résultats sur la vitesse de combustion de masse constante. Si la sensibilité est observée d'un panneau radiant doit également être utilisé pour allumer des échantillons. Les combustibles solides, ou tout carburant qui n'a pas une grande (> 300 s) région constante de combustion observée par les taux de perte de masse devrait avoir la cartographie de la température prise au cours d'une courte région. Par exemple, à l'étape 4.13 de la cartographie est recommandé pour le PMMA à prendre au cours de la 150 premières secondes, alors que le carburant est encore relativement plat et la régression de la surface a été bien documentée. mesures de régression de surface peuvent utiliser ImageJ ou un autre logiciel d'image similaire pour mesurer les pixels sur les photos et les convertir à la longueur. Alternativement, un micromètre numérique peut être utilisé pour mesurer la régression de la surface de la plaque solide après il se refroidit (noter la surface des matériaux "bouillonnants" tels que le PMMA doit être poncé en premier).

La combustion de corrélation du taux proposé est fondé sur des hypothèses laminaires, cependant, on suppose que cette technique devrait suivre une forme similaire pour la combustion turbulente d'une surface de carburant, mais avec une relation fonctionnelle modifiée qui doit être déterminée expérimentalement. Le travail présenté ici peut être ensuite étendu à turbulent combustion de la couche limite et les interactions associées entre la turbulence et le dégagement de chaleur en phase gazeuse qui animent le flux de chaleur incident à la surface du combustible peut être étudiée plus.

La théorie sur laquelle se fonde la corrélation de vitesse de combustion néglige également le rayonnement. La théorie est simpliste leading à l'incertitude dans ses capacités de prévision dans des circonstances qui ne sont pas couverts par le présent ouvrage. Par exemple, la méthode donnée peut ne pas fonctionner pour les flammes hautes où le taches de suie flux de chaleur à la surface est en grande partie radiative. Pour les grandes flammes de paroi turbulente, où radiatif flux de chaleur à la surface du combustible condensé est élevée, la combustion de corrélation tarifaire proposée peut ou peut ne pas fonctionner. Inclusion des effets des rayonnements dans la corrélation proposée est, par conséquent, la recherche souhaitable et plus doit être entrepris afin de déterminer cette relation fonctionnelle. Cette zone exige des améliorations dans le modèle, si les méthodes de prédiction confiants doivent être atteints pour ces flammes.

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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