[en] A EXPERIMENTAL STUDY OF AROMATIC PRECURSORS AND SOOT DISTRIBUTION FOR A LAMINAR ETHYLENE COFLOW DIFFUSION FLAME

• Main Author: JUAN JOSE CRUZ VILLANUEVA
• Other Authors: LUIS FERNANDO FIGUEIRA DA SILVA
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2018
• Subjects: [pt] INCANDESCENCIA INDUZIDA POR LASER; [en] LASER INDUCED INCANDESCENCE; [pt] FLUORESCENCIA INDUZIDA POR PLANO LASER; [en] PLANAR LASER INDUCED FLUORESCENCE; [pt] ABSORCAO - EMISSAO MODULADAS; [en] MODULATED ABSORPTION - EMISSION; [pt] ATENUACAO NA LINHA DE VISADA; [en] LINE OF SIGHT ATTENUATION; [pt] DECONVOLUCAO; [en] DECONVOLUTION
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=33158@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=33158@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.33158

[pt] O presente trabalho apresenta um estudo experimental da distribuição da fuligem e de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH) em chamas laminares não pré-misturadas de etileno e ar, mediante o uso de técnicas de diagnóstico espectroscópico, num queimador tipo co-flow. Para este fim são aplicadas as técnicas de fluorescência induzida por plano laser e incandescência induzida por plano laser, com excitação no espectro ultravioleta. Bandas espectrais de detecção centradas em 340, 400, 450, 500, 550 nm são empregadas para caracterizar diferentes PAH, aproveitado o fenômeno do deslocamento do espectros de fluorescência para o infravermelho, conforme se incrementa sua massa molecular. A técnica de extinção laser é utilizada para calibrar os resultados de incandescência e obter a fração volumétrica de fuligem. A radiação espontânea emitida pela fuligem é utilizada para medir a temperatura pela técnica de termometria em duas cores. A comparação dos resultados obtidos com uma detecção simultânea (0 ns) e atrasada (50 ns) com respeito ao pulso laser permite discriminar entre as regiões onde estão presentes PAHs e fuligem ou apenas fuligem. Os resultados mostram que na região mais fria, perto da entrada de combustível, apenas existem PAH. Seguindo esta região, numa zona de altura intermediária e mais quente, tanto a fuligem como o PAHs coexistem até a o ponto de máxima fração volumétrica integrada de fuligem. O deslocamento no sentido vertical da distribuição de fluorescência é observado com o aumento do comprimento de onda de detecção, o que é consistente com o crescimento do tamanho de PAH e sua progressiva transformação em fuligem. A distribuição de PAH e da fuligem é investigada como função da vazão de combustível. A fração volumétrica de fuligem apresenta uma distribuição clássica, cujo valor se incrementa com a vazão de combustível, enquanto que a temperatura medida diminui. === [en] This work presents an experimental study of soot and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) distribution in axisymmetric ethylene-air non-premixe laminar flames using spectroscopic diagnostic in a co-flow target burner. For this purpose, are applied laser-induced fluorescence and laser-induced incandescence techniques with UV excitation. Spectral detection bands centered at 340, 400, 450, 500, 550 nm are employed to characterize PAH, using the infrared fluorescence spectra displacement phenomenon with the molecular mass increase. The incandescence is captured at 400 nm and the laser extinction technique is used to calibrate the signal, and, thus to obtain the soot volume fraction at the reaction zone. The soot spontaneous emitted radiation is used to measure the temperature by the two-color pyrometry technique. The comparison between results with prompt (0 ns) and delayed (50 ns) detection, with respect to the laser pulse, allows to discriminate the regions between soot precursors (PAH) and soot. The results show that, in the colder region, near the fuel inlet, PAH exist only. Following this region, in an intermediate warmer zone, both soot and PAH appear to coexist until the point of maximum integral soot volumetric fraction. A vertical displacement of the fluorescence distribution with increasing detection wavelength is observed, which is consistent with PAH size growth and with its progressive transformation into soot. PAH and soot distribution are investigated as a function of the fuel flow rate. The soot volumetric fraction exhibits a classical distribution, whose value increases with the fuel flow rate, whereas the measured temperature decreases, exhibiting a singular behavior in the region where the soot is formed.