سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

بررسی تجربی و تحلیلی گسترش و دمای شعله در آتش استخری با تاثیر ذرات نانو

نویسندگان
آرش نجفی
عبدالصمد زرین قلم مقدم
دانشکده فنی و مهندسی، بخش مهندسی شیمی،دانشگاه تربیت مدرس،تهران،ایران
چکیده
در این مقاله، نتایج آزمایش­های اندازه­ گیری دمای شعله در جسم احاطه شده در آتش گزارش شده است. اثر ذرات نانو در زمان گسترش شعله مطالعه شده و تاثیر متغیرهای ابعاد آتش استخری، فاصله از پایه شعله، نوع سوخت و ذرات نانو روی دمای شعله بررسی شده است. از نانو لوله کربنی چند دیواره به عنوان ذرات نانو و از نفت سفید و گازوییل به عنوان سوخت استفاده شده است. نتایج نشان داد که ابعاد استخر بیش­ترین اثر را در افزایش دمای شعله دارد. در مجموع افزودن نانو لوله کربنی چند دیواره به سوخت باعث کاهش 10 تا 20 درصدی دمای شعله می­شود؛ هم­چنین باعث افزایش 15 تا 30 درصدی زمان گسترش شعله­ ی نفت سفید و افزایش 6 تا 26 درصدی زمان گسترش شعله­ ی گازوییل می­ شود.

تازه های تحقیق

نتایج آزمایش­ها نشان می­دهد که نانو لوله کربنی چند دیواره می­تواند سرعت گسترش شعله را در نفت سفید و گازوییل بین 7/6 تا 30 درصد کاهش دهد. دمای شعله با قطر آتش استخری ارتباط مستقیم داشته و در بین متغیرهای بررسی شده قطر آتش بیش­ترین اثر را در دمای شعله دارد. نوع سوخت و نیز حضور ذرات نانو متغیرهای موثر در دمای شعله هستند. در این اندازه­گیری هیدروکربن سنگین­تر دمای شعله پایین­تری نشان می­دهد. ذرات نانو در کاهش دمای شعله موثر بوده و در  هیدروکربن سبک­تر این اثر بیش­تر است.

کلیدواژه‌ها
دمای شعله
آتش استخری
گسترش شعله
احاطه شده در آتش
ذرات نانو

عنوان مقاله English

Experimental and Theoretical Analysis of Flame Spread and Temperature in a Pool Fire-with Nanoparticle Effects

نویسندگان English

Arash Najafi
Abdosamad Zarrin Ghalam Moghaddam
Faculty of Engineering, Department of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده English

In this article, results of flame temperature measurements of a fire engulfed object are presented. The effects of nano particles at the time of flame spread, as well as the effect of such parameters as pool fire dimension, height from fuel surface, and fuel type on flame temperature are investigated. Multi-walled Carbon nanotubes were used as nano particles, and Kerosene as well as diesel oil were used as fuels. The results show that pool dimension is the most effective parameter for flame temperature rise. They also indicated that, altogether, presence of MWNT reduces flame temperature by 10-20%, while it increases the flame spread time of kerosene by 15-30% and that of diesel oil by 6-26%.

کلیدواژه‌ها English

Flame temperature
Pool fire
Flame spread
Engulfed in fire
Nanoparticles
1.     Planas Cuchi, E., and Casal, J., “Modeling Temperature Evolution in Equipment Engulfed in a Pool-Fire,” Fire Safety Journal, 30, pp. 251-268, 1998.
2.     Novozhilov, V., and Koseki, H., “Computational Fluid Dynamics Prediction of Self-Sustained Pool Fire Combustion,” Journal of the Institution of Engineers, Singapore, 1, No. 5, pp. 69-82, 2004.
3.     Planas Cuchi, E., and Casal, J., “Flame Temperature Distribution in a Pool Fire,” Journal of Hazardous Materials, 62, pp. 231-241, 1998.
4.     Nivolianitou, Z., Konstandinidou, M., and Michalis, Ch., “Statistical Analysis of Major Accidents in Petrochemical Industry Notified to the Major Accident Reporting System,” Journal of Hazardous Materials, A137, pp. 1-7, 2006.
5.     Koseki, H., “Radiation Properties and Flame Structure of Large Hydrocarbon Pool Fires,” Thirteenth Meeting of the UJNR Panel on Fire Research and Safety, 2, pp. 41-50, March, 1996.
6.     Chatris, J. M., Quintela, J., Folch, J., Planas, E., Arnaldos, J., and Casal, J., “Experimental Study of Burning Rate in Hydrocarbon Pool Fire,” Combustion and Flame, 126, pp. 1373-1383, 2001.
7.     Hassan, M. I., Grulke, E., Chuah, K., and Saito, K., “Effects of Carbon Nanotubes on Flame Spread Rate over 1-Propanol,” Fire Safety Journal, 40, pp. 425-438, 2005.
8.     Kim, I., and Sirignano, W. A., “Computational Study of Opposed-Force-Flow Flame Spread across Propanol Pools,” Combustion and Flame, 132, pp. 611-627, 2003.
9.     Kashiwagi, T., Grulke, E., Hilding, J., Groth, K., Harris, R., Butler, K., Shields, J., Kharchenko, S., and Douglas, J., “Thermal and Flammability Properties of Polypropylene/Carbon Nanotube Nanocomposites,” Polymer, 45, pp. 4227-4239, 2004.
10.  Peeterbroeck, S., Lautid, F., Swoboda, B., Lopez, J., Morean, N., Nagy, J. B., Alexandre, M., and Dubios, Ph., “How Carbon Nanotube Crushing Can Improve Flame Retardant Behavior in Polymer Nano Composites,” Macromolecular Rapid Communications, 28, pp. 260-264, 2007.
11.  Davies, L., Efficiency in Research, Development and Production: The Statistical Design and Analysis of Chemical Experiments, the Royal Society of Chemistry publication, 1993.