Dissertação

{pt_PT=The influence of DC electric fields on small, laminar, premixed propane/air flames} {} EVALUATED

{pt=O presente trabalho analisa a influência de campos elétricos em chamas cónicas, laminares, de pré misturas de propano/ar, sustentadas em discos perfurados. Ventos iónicos, causados pela interação do campo elétrico com iões produzidos pela chama, alteraram o escoamento de dois modos distintos. Para velocidades à saída do queimador características de 0.6 m/s e campos elétricos característicos de 150 kV/m, verificou-se uma mudança de aparência da chama para uma forma quási-plana, causada pela desaceleração do campo de velocidades sobre a chama, promovida pelo vento iónico. A deformação da chama, em relação à sua forma original, induziu aumentos de velocidade de chama laminar média até 56%. Com velocidades à saída do queimador características superiores a 1.0 m/s, mantendo o campo elétrico, a chama atuada reassumiu a forma cónica devido às alterações do escoamento criadas pelo vento iónico na zona de ancoragem, medidas na literatura. Consequentemente, a velocidade de chama laminar média tendeu para o valor não atuado, devido à redução do estiramento de chama. Em ambos os casos, a quimiluminescência de chama demonstrou que estas alterações não se refletem na razão de equivalência. Contudo, o campo elétrico promoveu um aumento de estabilidade de chama, caracterizado por uma expressão que estima o Re de blow-off em função do campo elétrico e da razão de equivalência. Este aumento de estabilidade permitiu incrementar a densidade de potência do queimador até 190% para razão de equivalência de 0.8., en=The present work evaluates the influence of electric fields in conical, laminar, premixed flames of propane/air, anchored in perforated plates. Ionic winds, caused by the interaction between the electric field and ions produced by the flame, modified the flow structure in two different modes. For characteristic burner exit flow velocities of 0.6 m/s and electric field strengths of 150 kV/m, it was verified a change in the flame appearance to a flattened form. This shape modification was caused by ionic winds which decelerated the flow above the flame. The flame deformation induced an increase of the average laminar flame speed until 56%. With characteristic burner exit flow velocities greater than 1.0 m/s, maintaining the electric field, the flame reassumed the original conical form due to flow modifications promoted by the ionic wind in the flame anchoring region, measured in the literature. Consequently, the average laminar flame speed tended to the non-actuated value due to a reduction of flame stretch. In both cases, flame chemiluminescence demonstrated that these modifications do not affect the equivalence ratio. However, the electric field promoted a flame stability increase, characterized by an expression which estimates the blow-off Re as a function of equivalence ratio and electric field strength. This stability increase allowed a burner power density increase until 190% for an equivalence ratio of 0.8.}
{pt=campo elétrico DC, ventos iónicos, estabilidade, quimiluminescência, PIV, velocidade de chama laminar, en=DC electric field, ionic wind, stability, chemiluminescence, PIV, laminar flame speed}

Maio 30, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Edgar Caetano Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar