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Evaluación de la Modelización Semi-Empírica del Hollín en Fuegos de Charco Turbulentos y Boiantes a Partir de Varios Combustibles

Autores: Acherar, Lahna; Wang, Hui-Ying; Coudour, Bruno; Garo, Jean Pierre

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Evaluación de la Modelización Semi-Empírica del Hollín en Fuegos de Charco Turbulentos y Boiantes a Partir de Varios Combustibles


Categoría

Energía

Subcategoría

Energía térmica

Palabras clave

Precisión
Limitaciones
Modelos de hollín
Punto de Humo Laminar
Enfoque de rendimiento de hollín
Validación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El objetivo de este trabajo es evaluar la precisión y las limitaciones de dos modelos de hollín semi-empíricos diferentes: el Punto de Humo Laminar (LSP) y el enfoque de rendimiento de hollín. Un modelo global de formación de hollín basado en el concepto LSP está integrado en FDS6.7. Se realizaron comparaciones cuantitativas entre varios resultados computacionales y bases de datos experimentales bien instrumentadas sobre la fracción de volumen de hollín, la tasa de pérdida de masa, la tasa de liberación de calor y la temperatura del gas en incendios de piscinas turbulentas y de flotación. El modelo LSP, en combinación con la oxidación del hollín y el crecimiento de la superficie, se valida para la mayoría de los incendios de piscinas turbulentas de metano, etileno y heptano, cubriendo un amplio rango de combustibles propensos a formar hollín. Este artículo tiene como objetivo ampliar el alcance de la validación de la modelización de hollín semi-empírica disponible. Para el quemador poroso de metano y etileno, se encontró que el modelo LSP proporciona una mejor descripción de la fracción de volumen de hollín. La distribución visual general del hollín también se reproduce numéricamente con el enfoque de rendimiento de hollín, pero como era de esperar, hay algunas diferencias entre la predicción y la medición en cuanto a la magnitud de la fracción de volumen de hollín. El flujo de calor radiante calculado se comparó con datos experimentales para la llama de heptano, mostrando que las predicciones utilizando tanto los modelos LSP como los de rendimiento de hollín resultaron ser el doble del valor de los datos experimentales, aunque la tasa de liberación de calor (HRR) medida se reproduce de manera confiable en la simulación numérica. Para los incendios de piscinas de heptano, se confirma una precisión suficiente del modelo numérico solo en algunas de las ubicaciones en comparación con los resultados experimentales. Se demuestra que ni la temperatura ni la fracción de volumen de hollín se pueden calcular de manera confiable en la región de aleteo de la llama de estrangulación cuando la tasa de pirólisis del combustible condensado (heptano) se acopla con la retroalimentación de calor por radiación/convección. Esto implica que la precisión de la predicción en los incendios de piscinas turbulentas de flotación depende del escenario de incendio estudiado, independientemente de los modelos de hollín semi-empíricos.

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