Electric - field-induced flame speed modifications

The effects of pulsed and continuous direct current electric fields on the reaction zones of premixed propane/air flames have been investigated using several types of experimental measurements. All observed effects on the flame are dependent on the applied voltage polarity, indicating that negatively charged flame species do not play a role in the perturbation of the reaction zone. Experiments designed to characterize the electric-field-induced modifications of the shape and size of the inner cone, and the concomitant changes in the temperature profiles of flames with equivalence ratios between 0.7 and 0.8 are also reported. High-speed two-dimensional imaging of the flame response to a pulsed direct current voltage shows that the unperturbed conical flame front (laminar flow) is driven into wrinkled laminar flamelet (cellular) geometry on a time scale of the order of 5 ms. Temperature distributions derived from thin filament pyrometry measurements in flames perturbed by continuous direct current field show similar large changes in the reaction zone geometry, with no change in maximum flame temperature. All measurements are consistent with the observed flame perturbations being a fluid mechanical response to the applied field brought about by forcing positive flame ions counter to the flow. The resulting electric pressure decreases. Lewis numbers of the ionic species and drives the effective flame Lewis number below unity. The observed increases in flame speed and the flame fronts trend toward turbulence can be described in terms of the flame front wrinkling and concomitant increase in reaction sheet area. This effect is a potentially attractive means of controlling flame fluid mechanical characteristics. The observed effects require minimal input electrical power due to the much better electric field coupling in the present experiments to the previous studies.

Experimental study of industrial scale fullerene production

Industrial fullerene production in laminar, premixed sooting flame under reduced pressure using a combustion system that can produce fullerenes continuously for many hours without halting production was investigated. When atomic ratio C/O was higher, fullerene content of the soot declined monotonically while producing more soot with a slightly decrease composition of C₆₀. On the other hand, the fullerene content of the soot increased when the atomic ratio C/O was lower while producing little amount o f soot. Thus, there was an optimal C/O ratio that produced maximum fullerene amount.

When the clod burner gas velocity was increased from 0.78 to 1. 56 m/s at 5. 33 kPa with C/O ratio of 1.108, both the fullerene content and the soot yield were almost the same.

The fullerene component was also not effected by the cold burner gas velocity ass long within the velocity. Equilibrium calculations using former dynamic properties indicated that low pressure and the absence of soot favours fullerene formation under the assumption that coronene, cyclopentabenzoperylene and dicyclopentacorannulene are total soot, including dicyclopentacorannulene is fullerene. From this result, it was possible to evaluate the fullerene synthesis from the equilibrium point of view to a certain extent. Equilibrium calculations suggested that the decline of the fullerene content at higher C/O ratio is the result of lower temperature.

Vocabulary

fullerene - фуллерен

soot - сажа

soot yield - выход сажи

Определение кинетических параметров методом смешанных потенциалов

Рассмотрены i,E - кривые для индивидуальных редокс систем церий(3+)/церий(4+) и железо(2+)/железо(3+), а также при их совместном присутствии в растворе. Исследованные редокс-системы отличаются величинами токов обмена и нормальных потенциалов. Исследование проведено при 25 ^оС в диафрагменной ячейке с водным раствором смеси ( 2М сернокислого натрия и 1 М серной кислоты), в одном из отделений ячейки находился раствор ионов железа(2+). Так как равновесие реакции Fe²⁺ + Ce⁴⁺= Fe³⁺ + Ce³⁺ устанавливается быстро, добавление ионов церия(4+) производилось постепенно. После каждого добавления раствора церия(4+), платиновые контакты замыкались и измерялась величина смешанного потенциала Е_М. Получены зависимости смешанного потенциала от концентрации компонентов. Установлено, что смешанный потенциал расположен ближе к обратимому потенциалу системы с большим предельным током. Определены коэффициенты переноса для обеих систем и показано, что наличие окисла на поверхности платины влияет на величину коэффициента переноса системы церия.

Additional exercises

Task 1. Translate the following sentences.

1. Изменения скорости горения углеводородных пламеней происходит в процессе передачи тепла.

2. В результате изменения температуры плавления на твердой поверхности образуются частицы сажи, которые в дальнейшем коагулируются.

3. Процесс моделирования условий для горения предварительно смешанных пламеней проводился в лабораторных условиях .

4. Увеличение стабильности пламени происходит под действием коронного разряда.

5. Изменения скорости пламени, вызываемые электрическим полем, происходят под действием постоянного тока.

6. Чтобы ускорить процесс получения частиц сажи используется приложенное поле.