Mikroförbränning

Mikroförbränning är sekvensen av exotermisk kemisk reaktion mellan ett bränsle och en oxidant åtföljd av produktion av värme och omvandling av kemiska arter på mikronivå . Utsläpp av värme kan resultera i produktion av ljus i form av antingen glödande eller en låga . Bränslen av intresse inkluderar ofta organiska föreningar (särskilt kolväten ) i gas-, flytande eller fast fas. Det stora problemet med mikroförbränning är det höga förhållandet mellan yta och volym . När förhållandet mellan yta och volym ökar ökar värmeförlusten till brännkammarens väggar , vilket leder till att lågan släcks .

Utvecklingen av miniatyriserade produkter som mikrorobotar , bärbara datorer , mikroflygfordon och andra småskaliga enheter blir allt viktigare i vårt dagliga liv. Det finns ett växande intresse för att utveckla småskaliga brännare för att driva dessa mikroenheter på grund av deras inneboende fördelar med högre energitäthet , högre värme- och massöverföringskoefficienter och kortare laddningstider jämfört med elektrokemiska batterier . Energitätheten för kolvätebränslen är 20-50 gånger högre än de mest avancerade Li-ion-konceptbaserade elektrokemiska batterierna. Konceptet med mikrovärmemotorn föreslogs av Epstein och Senturia 1997. Sedan dess har ett stort arbete gjorts för att utveckla och tillämpa sådana småskaliga enheter för att generera kraft genom förbränning av kolvätebränslen. Mikrobrännare är ett attraktivt alternativ till batterier eftersom de har ett stort förhållande mellan ytarea och volym, vilket gör att en betydande mängd värme överförs genom väggarna vilket leder till släckning av lågor . Emellertid är den ökade värmeöverföringshastigheten genom solida väggar fördelaktig i fallet med ångreformatorer som används för väteproduktion .

B. Khandelwal et al. har experimentellt studerat flamstabilitetsgränserna och andra egenskaper i en tvåstegs mikrobrännare. De fick reda på att stegvis brännare leder till högre flamstabilitetsgränser, förutom att de också erbjuder högre temperaturprofiler som skulle vara till hjälp för att utnyttja värmen som produceras av förbränning. Maruta et al. experimentellt studerat flamutbredningsegenskaperna hos förblandade metanluftblandningar i en rak kvartskanal med en diameter på 2,0 mm med en positiv väggtemperaturgradient längs flödesriktningen. Detta var en enkel endimensionell konfiguration för att studera flamstabiliseringsegenskaper i mikrokanaler. Andra forskare har studerat flamstabiliseringsbeteendet och förbränningsprestandan i en schweizisk rullbrännare , mikrogasturbinmotorer, ett mikrotermo-fotovoltaiskt system, en frikolvsmotor, en mikrorörsförbrännare, radialkanalsförbrännare och i olika andra typer av mikroförbrännare.