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Aluminum dust concentration effect on combustion in hydrocarbon bunsen flames

Authors
Publisher
McGill University
Publication Date
Keywords
  • Engineering - Mechanical
Disciplines
  • Physics

Abstract

Une flamme du type de bec de Bunsen, composée de méthane et d'air pré-mélangés, est ensemencée en particules d'aluminium pulvérisé de l'ordre du micromètre (d32 = 5.6 μm) pour une large gamme de concentrations. Il a été constaté que l'augmentation de la concentration en aluminium modifie le régime de combustion qui passe d'une oxydation lente et à basse température à une propagation à part entière de la flamme frontale. La concentration critique pour cette transition se produit dans un éventail de 100–180 g/m3. La transition se manifeste par une forte hausse de température jusqu'à environ 2600 K, suivant étroitement les prédictions thermodynamiques pour ces hautes concentrations et l'apparition de bandes sous-oxydes de AlO. Pour les concentrations qui précèdent la formation du front de la flamme d'aluminium, la vitesse de la flamme décroît de façon linéaire - un comportement similaire aux tests avec une charge de SiC. Suite à la formation du front de la flamme, la vitesse de la flamme des mélanges d'aluminium et de méthane demeure constante pour des concentrations croissantes, contrairement à la diminution rapide de la vitesse de flamme, suivie d'extinction, observée pour les flammes à particules de SiC. Il est probable que le couplage thermique entre les front d'aluminium et de méthane est indispensable pour la stabilisation du système de propagation de la flamme. De plus, compte tenu de l'effet de la concentration sur la formation du front et de la température des flammes, il est probable que l'aluminium brûle dans un régime cinétiquement limité. Ceci contraste avec l'hypothèse du régime limité par diffusion, présumé par les études de systèmes à particule unique.

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