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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Benvenutti, Leandro Henrique
Título: Construção de um Sistema para Mapeamento Resolvido no Tempo da Emissão de Chamas Explosivas: Estudo de Misturas de Vapor de Etanol e Oxigênio
Ano: 1995
Orientador: Prof. Dr. Celso Aparecido Bertran
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Explosão, Etanol, Luminescência
Resumo: O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de efetuar um mapeamento de espécies luminescentes presentes na chama, através de medidas de emissão. Para alcançar este objetivo foi projetado um sistema que permitiu obter explosões em misturas gasosas com pressões parciais e temperatura dos gases controladas. O sistema foi constituído por um tubo metálico e equipado com uma janela de quartzo, com sua posição variada ao longo do comprimento do tubo. O sistema de detecção posicionado em frente a janela de quartzo, era composto por monocromador, fotomultiplicadora e osciloscópio. A chama, iniciada em uma extremidade do tubo por uma descarga elétrica de alta tensão, se propagava através dele e a luminescência era detectada ao atravessar a região em frente à janela. O osciloscópio, disparado no mesmo instante do início da explosão, produzia um registro de intensidade de emissão em função do tempo. A região espectral de interesse, de 300 a 600 nm, foi varrida de 50 em 50 nm, alterando-se o comprimento de onda de registro no monocromador. Cada registro foi repetido várias vezes visando assegurar a reprodutibilidade. Os dados obtidos em cada comprimento de onda foram tratados por programas computacionais, para se obter uma curva média que representava a emissão em função do tempo, para aquele comprimento de onda. As medidas ao longo de toda a região espectral de interesse foram agrupadas produzindo uma superfície que relacionava intensidade de emissão, comprimento de onda e tempo de registro. A partir desta superfície foram geradas "curvas de nível" relacionando os pontos com mesma intensidade de emissão. Estas "curvas de nível" permitiriam identificar as regiões das chamas que apresentavam abundância ou escassez de alguns radicais, como CH, OH e C2. Com o sistema foram estudadas duas misturas gasosa, compostas por vapor de Etanol e Oxigênio, nas pressões parciais de: 25 mmHg de vapor de Etanol e 50 mmHg de Oxigênio e de 25 mmHg de vapor de Etanol e 100 mmHg de Oxigênio. Na primeira mistura foram realizados experimentos com a janela de quartzo em duas posições diferentes no tubo de explosão. Os resultados obtidos demonstraram a existência de dois processos distintos de combustão, um antes da abertura do tubo e outro em seguida. As chamas estudadas apresentaram velocidades médias de queima variando entre 100 e 400 metros por segundo, o que indica a ocorrência de processos de propagação de chamas entre as camadas gasosas baseados em condução térmica e difusão de espécies. Dois resultados distintos indicam a formação de "tulipas" durante as explosões. O aumento na pressão parcial de Oxigênio produz redução na emissão do radical CH e principalmente do radical C2. A presença de OH e CH na frente da chama não foi influenciada pela variação na pressão de Oxigênio ou pela ocorrência das "tulipas".
Abstract: The objective of this work was mapping the luminescent species in explosion flames. A system was construct to attained these objective and it was composed by a metallic tube where explosions are produced and a detection system to analyze the light emission of the explosion flames, through a quartz window on the tube. The system allows to control the temperature and partiaI pressure of the gases in the mixture. The analysis of flame emission was made from 300 to 600 nm, with steps of 50 nm and at 306 and 431 nm, that correspond to the emission from OH and CH radicaIs, respectively. The experiment was replaced several times each wavelength. The data was analyzed with adequate softwares to produce a surface, that relate emission intensity, wavelength and recording time. To make easy the study of results was obtained "level curves" of the surfaces. Using this methodology we had studied two gaseous mixtures, with partial pressure of: 25 mmHg of Ethanol vapour and 50 mmHg of Oxygen and of 25 mmHg of Ethanol vapour and 100 mmHg of Oxygen. The results show two different burning process during the analysis, one before the opening of the tube and other after the opening. The flames studied show burning velocities from 100 to 400 meters per second, that indicate propagation processes based on thermal conduction and diffusion of species, between the burned and unburned gases. Two different results indicate the "tulip" formation during the explosions. The increase of Oxygen partiaI pressure produced reduction on the CH and C2 radical emissioris. The presence of OH and CH radicals in the front flame wasn't influenced by the Oxygen pressure ar by the "tulip" formation.
Arquivo (Texto Completo): vtls000099092.pdf ( tamanho: 6,11MB )

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