Experimente zur Selbstzündung von drei benachbarten Treibstofftropfen (1,2,3 more)

abstract

Während 30 Fallturmversuchen wurde der Selbstzündprozess von 3 benachbarten n-Dekan Tropfen in heißer Umgebung untersucht. Die Tropfen wurden kurz vor dem Abwurf an Saphir-Suspendern erzeugt und hatten einen Durchmesser von 1 mm und einen Mittenabstand von 8 mm. Nach Ausklinken der Fallkapsel wurden die drei Tropfen schnell in die heiße Brennkammer eingefahren. Der Umgebungsdruck dort betrug 1 bar. Die Umgebungstemperatur wurde, ausgehen von 800 K, sukzessive von Versuch zu Versuch abgesenkt.

Ziel war es, herauszufinden, ab welcher Temperatur der Zündprozess ausschließlich nach dem kalten Mechanismus abläuft. Ein Reaktionsmechanismus, bei dem in exothermen Reaktionen Formaldehyd gebildet wird, aber nicht genug OH-Radikale entstehen, dass es zur heißen Zündung mit sichtbarer Flamme kommen kann. Als Diagnosetechnik wurde erstmals am Fallturm eine zweifach-bildverstärkte Kamera eingesetzt, bei der jedes einfallende Photon um einen Faktor bis zu 1:1.000.000 vestärkt wird. Auf diese Weise kann das thermisch angeregte Eigenleuchten (Chemilumineszenz) von Formaldehyd sichtbar gemacht werden und man erhält ein zeitlich aufgelöstes Video (100 f/s) der räumlichen und quantitativen Entwicklung der Formaldehydwolke um die Tropfen herum.

Es konnte gezeigt werden, dass unterhalb 700 K keine heiße Zündung mehr zu erwarten ist. Die Ergebnisse dienten der Vorbereitung eines Sounding Rocket Fluges (TEXUS 54, Frühjahr 2017) bei dem mit gleicher Diagnosetechnik die Selbstzündung von bis zu neun n-Dekan Tropfen bei Temperaturen nahe der Zündgrenze für die "kalte Flamme" untersucht werden soll. Entsprechend dieser Versuchsergebnisse und weitergehender Simulationen, wurde die Temperatur für das TEXUS-Experiment auf 570 - 590 K festgelegt. 

experiment year: 2016
number of drops: 22

experiment year: 2014
number of drops: 23