Determinación y análisis de la longitud de despegue para la comprensión de la formación de hollín en una llama de inyección continua

Abstract

[ES] La formación de hollín durante el proceso de combustión está fuertemente ligada a la longitud de despegue de la llama, ya que esta afecta de manera notable a la cantidad de aire englobado en el chorro de combustible. Debido a esto, el siguiente trabajo de investigación se centra en la determinación y análisis de dicha longitud de despegue, permitiendo una mejor comprensión de la formación de hollín en la propia llama. El montaje experimental está compuesto por: un quemador de flujo continuo que trabaja en condiciones atmosféricas operando con un inyector tipo simplex que presenta un patrón de rociado con forma de cono hueco, un banco de flujo y un calentador eléctrico. Los ensayos se llevaron a cabo con tres combustibles diferentes: n-Decano, n-Dodecano y n-Heptano, los cuales presentan diferencias significativas en sus propiedades físicas (viscosidad, densidad y tensión superficial). La longitud de despegue de la llama está afectada por condiciones de contorno como el gasto másico de combustible, el flujo de aire y la temperatura que rodea el chorro. Debido a esto, ha sido determinada para cada uno de los combustibles en cada condición de medida. La configuración óptica que permitió obtener las imágenes de la llama, estuvo formada por una cámara intensificada (Andor iStar) con una lente ultravioleta y un filtro de paso de banda estrecho de 310 nm que permite capturar la quimioluminiscencia del radical OH y con esto, la determinación de la longitud de despegue de la llama. Por último, el procesamiento de las imágenes ha sido realizado mediante el software Matlab con el objetivo de obtener los resultados.

[EN] Soot formation during the combustion process is strongly bound to the lift-off length of the flame, since this affects in a noticeable way to the amount of air entrainment into the fuel jet. Because of this, the following research work focuses on the determination and analysis of this lift-off length, allowing a better understanding of soot formation in the spray jet flames. The experimental setup is composed of: a continuous flow burner which works at atmospheric conditions operating with a simplex injector that has a pattern of sprayed in the shape of hollow cone, a flow bench and an electric heater. Measurements were carried out with three different fuels: n-Decane, n-Dodecane and n-Heptane, which they show significant differences in their physical properties (viscosity, density and surface tension). The lift-off length of the flame is affected by boundaries conditions such as fuel mass flow, air flow and air temperature that surrounding the jet. Due to this, it has been determined for each one of the fuels in each measure condition. The optical configuration that allowed to obtain the images of the flame, was formed by an intensified camera (Andor iStar) with an ultraviolet lens and a narrow band-pass filter of 310 nm that allows to capture the OH* cheminiluminiscence and with this, the determination of the lift-off length of the flame. Finally, image processing has been made through Matlab software in order to get the results.