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美研究人员发现新型“蓝色火焰”:燃烧稳定效率高 排放更清洁
爱因斯坦 2016-08-08
导语

美国马里兰大学的研究团队发现了一种新的“火焰龙卷”类型,能够更加清洁地燃烧、减少二氧化碳的排放、以及用更少的空气让泄露的石油污染物燃烧。

         

人类玩火已经有成千上万年的历史,但我们对“火焰”的驯服还远未登上顶峰。美国马里兰大学的一支研究团队,刚刚发现了一种新的“火焰龙卷”类型。由于能够更加清洁地燃烧、减少二氧化碳的排放、以及用更少的空气让泄露的石油污染物燃烧,他们将之亲切地称作“蓝色漩涡”(blue whirls)。相关研究成果已经发表在近日出版的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

研究合著者Michael Gollner表示:“蓝色漩涡-火龙卷”能够让燃料更充分地燃烧,所以在清理石油泄漏时也能派上用场(这样对水和空气的污染也更小)。“因为会带来的毁灭性的打击,火焰龙卷一直被认为很可怕。但与电一样,你可以在理解后,对它施以更好地利用。这也是我们首次研究火焰龙卷的实际运用的原因”。人们对于明黄的火焰更加熟悉一些,但研究团队的目标是观察燃料在水面上燃烧的特点。在此过程中,他们留意到了一种此前未被注意到的蓝色火焰漩涡类型。

蓝色漩涡燃烧得更加高效和稳定,因而产生的排放也比亮黄色的火焰要低得多。论文合著者Elaine Oran说到:蓝色的火焰漩涡,是从传统的亮黄色火焰进化而来。而黄色的火焰,是由于氧气不足而无法完全燃烧(辐射出的烟尘粒子)而造成的。

研究人员将新发现的“火龙卷”类型称作“blue whirl”(蓝色漩涡),与亮黄色的火焰相比,它的燃烧要更加充分高效。 这种高效燃烧的方式,可用于被泄露的石油而污染的海洋上。因为原油会集结成厚厚的一层,烧出有毒的烟雾,显然并不是很可取。 如能充分燃烧,释放到空气和水体中的污染物就会大大降低。然而处理过程的一大障碍,就是将蓝色漩涡从小实验室制造的小型版本、扩展到更大的规模。

Gollner说到:“火焰龙卷的燃烧效率比其它形式都要高,因其能够急剧加热燃料表面,从而实现更快更完全的燃烧”。 在我们的水面实验中,我们已经看到了它是如何循环旋转产生、以及如何有助于补取燃料的。如果我们能将蓝色漩涡扩展到更大的规模,就能够进一步减少清洁处理泄露石油时的气体排放。

为进一步提升燃料效率和环境清洁度,实验室还会搭建一个研究火焰龙卷的平台,并通过流体力学对其进行解析。克拉克学院航空工程系助理研究科学家Huahua Xiao表示:火焰龙卷通常是混乱的,但蓝色版本却非常安静稳定,没有可见可听的动荡现象。这确实一个令人激动的发现,对实验室内外都带来了重要的可能性。

相关视频:Blue Whirl – a fire tornado burning soot-free

 

文章链接:

Huahua Xiao, et al, “From fire whirls to blue whirls and combustion with reduced pollution,” PNAS, doi: 10.1073/pnas.1605860113

新闻链接:

Newly Discovered 'Blue Whirl' Fire Tornado Burns Cleaner for Reduced Emissions

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  • 燃烧稳定性
  • 流体力学
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文章评论(1)
梅西[北京工业大学]

因为会带来的毁灭性的打击,火焰龙卷一直被认为很可怕。但与电一样,你可以在理解后,对它施以更好地利用。这也是我们首次研究火焰龙卷的实际运用的原因”。恐惧来源于未知。

674天前 | 回复
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作者 爱因斯坦

科研工作者

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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