Medición de la distribución de temperaturas en llamas laminares axisimétricas usando pirometría de múltiples colores
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Date
2023-04
Authors
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
La formación del hollín en llamas sigue procesos rápidos y complejos. El hollín inicia su
formación con la pirólisis del combustible, sigue con la formación de las primeros compuestos
manométricos orgánicos (NOCs), continua con la formación de partículas maduras de hollín y
finaliza con su oxidación por compuestos químicos y radicales (OH, O2, etc.). Estos procesos
son dependientes, en mayor o menor medida, de variables físicas, tales como la temperatura,
densidad, presión, etc. La medición de la temperatura del hollín en llamas es importante, pues
proporcionan un parámetro físico que ayuda a caracterizar la eficiencia y la liberación de energía
generada por la combustión.
En este trabajo se propone utilizar la técnica de pirometría de múltiples colores, para
determinar la distribución bidimensional de temperaturas, en una llama laminar de etileno y aire,
estabilizada en un quemador co-corriente. Esta técnica utiliza datos experimentales de intensidad
de la llama, capturadas en diferentes bandas espectrales, junto con la ley de Planck y un modelo
de emisión del hollín. El nuevo modelo utiliza imágenes de la llama capturadas por una cámara
comercial RGB, que proporciona medidas de emisión en banda espectral amplia.
El modelo teórico y la implementación experimental de la nueva metodología es
reportada en este estudio. Los resultados experimentales muestran que el uso de tres bandas
espectrales proporciona una reconstrucción espacial más suave de la temperatura de la llama, en
comparación a la obtenida por el método de dos colores
Description
Soot formation inside the flame is a really fast and very complex process. The formation
of soot begins with the pyrolysis of the fuel, continues with the formation of Organic Nanometric
Compounds (NOCs), follows with the formation of mature soot particles, and ends with its
oxidation due to effects of different chemical compounds and radicals (OH, O2, etc.). These
processes are dependent to many physical variables, such as temperature, density, pressure, etc.
Due to that, measurements of soot properties are important as they provide physical parameters
that characterize the combustion efficiency and heat release rate.
In this work, multi -color pyrometry technique is used to determine the bidimensional
distribution of soot temperatures inside a laminar flame of ethylene and air of ethylene and
air, stabilized on a co-flow burner. The technique proposed here uses measurements of flame
radiation, captured in several spectral bands, together with Planck’s law and a model for the
emissivity of soot. The new model uses flame images captured by a commercial RBG camera,
which provided emission measurements in broad spectral bands.
The theoretical model and experimental implementation of the new methodology are
carefully reported in this work. The experimental results show that the use of three spectral
bands provides an adequate reconstruction of the soot temperature, in comparison with tradition
two colors pyrometry
Keywords
llamas laminares axisimétricas