Thesis:

Morfología del Hollín en una llama de vela

Las emisiones de hollín de la combustión de llamas son relevantes como una fuente importante de contaminación atmosférica y como fuente de nanomateriales. Las velas son objetivos interesantes para los estudios de caracterización del hollín, ya que queman combustibles complejos con una gran cantidad de átomos de carbono y producen llamas estables y repetibles. Se caracterizaron las distribuciones de tamaño de partícula de hollín en una llama de vela usando la técnica de incandescencia inducida por láser planar de dos colores con resolución temporal (2D-2C TiRe-LII), que se ha aplicado con éxito a diferentes aplicaciones de combustión, pero nunca antes en una llama de vela. Las partículas de hollín se calientan con un plano láser a temperaturas superiores a las temperaturas normales de la llama y las partículas de hollín incandescentes emiten radiación térmica, la cual decae con el tiempo cuando las partículas se enfrían hasta la temperatura de la llama. Al analizar el decaimiento temporal de la señal de incandescencia, se obtienen distribuciones de tamaño de partícula de hollín dentro de la llama. Los resultados obtenidos son consistentes con trabajos previos y muestran que los bordes exteriores de la llama se caracterizan por partículas más grandes (≈ 60 nm), mientras que las partículas más pequeñas (≈ 25 nm) se encuentran en las regiones centrales. También se muestra que las estimaciones efectivas de temperatura presentan un error máximo de 100 K en los primeros tiempos, el cual disminuye a medida que las partículas se enfrían.

Soot emissions from flaming combustion are relevant as a significant source of atmospheric pollution and as a source of nanomaterials. Candles are interesting targets for soot characterization studies since they burn complex fuels with a large number of carbon atoms and yield stable and repeatable flames. We characterized the soot particle size distributions in a candle flame using the planar two-color time-resolved laser-induced incandescence (2D-2C TiRe-LII) technique, which has been successfully applied to different combustion applications but never before to a candle flame. Soot particles are heated with a planar laser sheet to temperatures above the normal flame temperatures, and the incandescent soot particles emit thermal radiation, which decays over time as the particles cool down to the flame temperature. By analyzing the temporal decay of the incandescence signal, soot particle size distributions within the flame are obtained. Our results are consistent with previous works and show that the outer edges of the flame are characterized by larger particles (≈ 60 nm), while smaller particles (≈ 25 nm) are found in the central regions. We also show that the effective temperature estimates have a maximum error of 100 K at early times, which decreases as the particles cool.