Er is een ontdekking gedaan in de baan van de aarde:stabiele bolvormige koele diffusievlammen. Metingen in deze vlammen kunnen de motoren van de toekomst helpen verbeteren.

De meeste experts verwachtten dat het gemakkelijk zou zijn om koele diffusievlammen te verkrijgen die gassen verbranden in microzwaartekracht, maar onderzoekers hebben ontdekt dat dit niet het geval is. Tussen januari en juni, 2021, ze verbrandden meer dan 150 hete diffusievlammen aan boord van het International Space Station (ISS), sommige wel 3 minuten, maar geen enkele ging na het blussen over van heet naar koel branden.

Op 23 juni, met een kleine verandering in de omstandigheden, Minhyeng Kim, een afgestudeerde student Fire Protection Engineering (FPE) van de University of Maryland (UMD) merkte iets ongewoons op in drie van de tests:nadat de hete vlammen waren gedoofd en in het camerabeeld verdwenen, er werd nog steeds warmte geproduceerd. De brandstof was n-butaan verdund met stikstof en het oxidatiemiddel was 40% zuurstof in stikstof. De druk was 2 atm.

De vlammen waren zo zwak dat zelfs de meest gevoelige camera die beschikbaar was voor de tests aanvankelijk niets aan het licht bracht.

Vervolgens, Kendyl Waddell - een student werktuigbouwkunde, geadviseerd door FPE Professor, Peter Sunderland - verbeterde de videofeed om verbazingwekkend gedrag te onthullen. Nadat de hete vlam was gedoofd en alle reacties waren gestopt, restwarmte in de poreuze brander ontstak de stromende brandstof opnieuw als een stabiele bolvormige koele diffusievlam.

De experimenten werden uitgevoerd als onderdeel van het project Cool Flames Investigation with Gases (CFI-G), geleid door Peter Sunderland (UMD FPE), Richard Axelbaum (Washington University) en Forman Williams (Universiteit van Californië, San Diego), en ondersteund door de NSF, NASA en CASIS.

"Deze vlammen hebben verschillende gunstige eigenschappen die nog nooit eerder zijn gecombineerd, ' zei Sunderland. 'Ze hebben geweten, gecontroleerde en constante stroomsnelheden. Ze zijn zelfvoorzienend zonder verhitte reactanten of exotische oxidatiemiddelen. Hun reactiezones zijn dik (in de orde van 6 mm), wat metingen en simulaties vergemakkelijkt. De brandstof is het lichte en gasvormige n-butaan, zoals de inhoud van de meeste aanstekers."

Koele vlammen branden bij 600-1000 K, veel koeler dan de 1100-2200 K van typische hete vlammen. Koele diffusievlammen, ontdekt in 2012 met behulp van druppeltjes vloeibare brandstof (ook aan boord van het ISS), werden onlangs gecreëerd in normale zwaartekracht met behulp van verwarmde lucht en meestal met vloeibare brandstoffen en exotische oxidatiemiddelen.

Dit fenomeen heeft al enorme belangstelling gewekt bij de gemeenschap van verbrandingsonderzoekers. Het doel is om een ​​uitgebreid begrip te krijgen van de chemie van koele vlammen die schonere en efficiëntere motoren en branders mogelijk maakt, evenals een verbeterde brandveiligheid.