Mikro-spalanie - Micro-combustion

Mikro-spalanie to sekwencja egzotermicznej reakcji chemicznej między paliwem a utleniaczem, której towarzyszy wytwarzanie ciepła i konwersja związków chemicznych na poziomie mikro . Uwolnienie ciepła może skutkować wytworzeniem światła w postaci żarzącego się lub płomienia . Interesujące paliwa często zawierają związki organiczne (zwłaszcza węglowodory ) w fazie gazowej, ciekłej lub stałej. Głównym problemem mikrospalania jest wysoki stosunek powierzchni do objętości . Wraz ze wzrostem stosunku powierzchni do objętości zwiększa się utrata ciepła przez ściany komory spalania, co prowadzi do gaszenia płomienia .

Rozwój zminiaturyzowanych produktów, takich jak mikroroboty , notebooki , mikropoloty i inne małe urządzenia, staje się coraz ważniejszy w naszym codziennym życiu. Rośnie zainteresowanie opracowywaniem małych komór spalania do zasilania tych mikro-urządzeń ze względu na ich nieodłączne zalety w postaci wyższej gęstości energii , wyższych współczynników przenikania ciepła i masy oraz krótszych czasów ładowania w porównaniu z bateriami elektrochemicznymi . Gęstość energii paliw węglowodorowych jest 20-50 razy większa niż w najbardziej zaawansowanych akumulatorach elektrochemicznych opartych na koncepcji litowo-jonowej. Koncepcja silnika mikro-cieplnego została zaproponowana przez Epsteina i Senturię w 1997 roku. Od tego czasu wykonano znaczną pracę w celu opracowania i zastosowania takich urządzeń małej skali do wytwarzania energii poprzez spalanie paliw węglowodorowych. Mikro-spalarki są atrakcyjną alternatywą dla baterii, ponieważ mają duży stosunek powierzchni do objętości, dzięki czemu znaczna ilość ciepła jest przenoszona przez ściany, co prowadzi do gaszenia płomienia . Jednak zwiększona szybkość przenikania ciepła przez lite ściany jest korzystna w przypadku reformerów parowych stosowanych do produkcji wodoru .

B. Khandelwal i in. zbadali doświadczalnie granice stabilności płomienia i inne właściwości w dwustopniowej mikro komorze spalania. Odkryli, że stopniowe spalanie prowadzi do wyższych granic stabilności płomienia, a ponadto oferuje również wyższe profile temperaturowe, co byłoby pomocne w wykorzystaniu ciepła wytwarzanego podczas spalania. Maruta i in. zbadali doświadczalnie charakterystykę rozprzestrzeniania się płomienia wstępnie zmieszanych mieszanin metanu z powietrzem w prostym kanale kwarcowym o średnicy 2,0 mm z dodatnim gradientem temperatury ściany wzdłuż kierunku przepływu. Była to prosta jednowymiarowa konfiguracja do badania charakterystyk stabilizacji płomienia w mikrokanałach. Inni badacze badali zachowanie stabilizacji płomienia i wydajność spalania w szwajcarskiej komorze spalania, silnikach z turbiną mikro-gazową, systemie mikro-termo-fotowoltaicznym, silniku z wolnym tłokiem, komorze spalania z mikrorurkami, komorach spalania z kanałem promieniowym oraz w różnych inne typy mikro-spalania.

Bibliografia