El misterio de las centellas (1332)

El misterio de las centellas (1332)

PLAN MODIFICADO DE GESTIÓN DE DATOS DEL EXPERIMENTO LLAMAS DE VELAS EN MICROGRAVEDAD (CFM)

Experimento # 8 de la guantera USML-1

INFORMACIÓN DE CONTACTO

1.1.a Investigador principal

Howard Ross / Centro de Investigación Lewis de la NASA

21000 Brookpark Rd. Cleveland, OH 44135, 216 / 433-2562

1.1.b Co-investigadores

Daniel Dietrich / Sverdrup Technology, Inc., Cleveland, OH

James T’ien / Universidad Case Western Reserve, Cleveland, OH

1.2 Científico del proyecto

N/A

1.3 Autor de EDMP

Howard Ross / Centro de Investigación Lewis de la NASA

21000 Brookpark Rd., Cleveland, OH 44135

216 / 433-2562

1.4 Contacto técnico del Centro de archivo

Laura A. Maynard / Centro de Investigación Lewis de la NASA

21000 Brookpark Rd. Cleveland, OH 44135

216 / 433-8756

DESCRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO

2.1 Nombre del experimento

Candle Flames in Microgravity (CFM) también conocido como GBX-8

2.2 Misión

USML-1 (STS-50)

2.3 Propósito

Para determinar si las llamas de la mecha (velas) se pueden sostener de forma puramente difusiva, es decir, en reposo, ambiente o en presencia de convección muy lenta, flujo sub-flotante para determinar el efecto de estos procesos en la velocidad de combustión, la forma de la llama y color; para determinar si se producen oscilaciones de llama cercanas a la extinción en ausencia de flujo inducido de manera flotante; para estudiar las interacciones entre dos, difusión de llamas estrechamente espaciadas.

2.4 Método (breve descripción del método del experimento)

La tripulación encendió velas en una caja de guantes de 25 litros y se observó por video y/o fotografía de 35 mm.

2.5 Instalación utilizada (experimento de instalación de hardware en vuelo)

Guantera

2.6 Resumen general del experimento (descripción general del experimento)

Durante el lanzamiento y el reingreso, la caja de velas y la caja de partes de velas se guardaron en un cajón acolchado de espuma. En órbita, un miembro de la tripulación colocó la caja de velas dentro de la guantera; la caja de las partes de la vela estaba unida al exterior de la guantera. Sacó de la caja de partes de la vela la(s) vela(s) y el encendedor, y los instaló dentro de la guantera. Después de que se hicieron y verificaron las conexiones eléctricas, el equipo instaló las cámaras enfocando un área de 1 pulgada por 1 pulgada alrededor de la punta de la vela y en pantallas de termopar.

Luego, el miembro de la tripulación activó el encendedor y encendió la(s) vela(s). El encendido se realizó a través de un encendedor de alambre caliente alimentado por electricidad. La llama se observó en vistas ortogonales mediante cámaras de video y, en una pasada, 1 cámara SLR de 35 mm. Se controlaron dos temperaturas de los alrededores cercanos dentro de la caja en una sola ejecución a través de pequeños termopares. Su salida estaba vinculada a través de un circuito amplificado/acondicionador a pantallas pequeñas. Las pantallas se observaron a través de una de las cámaras.

La fotografía y las mediciones de temperatura continuaron hasta que la llama se extinguió. A continuación, se encendió el ventilador de la guantera para enfriar la caja de la vela y reponer la guantera con aire normal. Después de aproximadamente 1 minuto, prosiguió la siguiente prueba.

2.7 Resumen de resultados y datos

2.7.1 Resumen de resultados (breve resumen de los resultados del experimento)

Se tomó un video de aproximadamente 10 pruebas de velas. Además, se tomó una secuencia de imágenes fijas en color de 35 mm con una separación de aproximadamente 7 segundos, a partir de la llama de una vela encendida en 22% 02/78% N2.

Comparadas con aquellas en gravedad normal en las mismas condiciones atmosféricas, las velas de baja gravedad son diferentes en que: (a) la forma es esférica en lugar de alargada y (b) la zona de reacción principal, como lo indica la región azul visible, es mucho más lejos de la mecha. Esta distancia, a la que aquí se hace referencia como distancia de separación de la llama, da una indicación de la magnitud del flujo de calor de la llama al combustible líquido en la mecha. En gravedad normal, esta distancia es de aproximadamente 1 mm en la base de la llama; en baja gravedad o baja presión, es de unos 5 mm. Por lo tanto, la vela en baja gravedad o presión produce una llama de potencia mucho menor (velocidad de combustión pequeña por unidad de superficie de mecha) y, en función del contenido de hollín eliminado, una temperatura de llama más baja.

En resumen, en la Tierra, la llama familiar de la vela es brillante, amarilla, produce hollín y tiene forma de lágrima. En microgravedad encontramos, como se esperaba, que las llamas eran tenues, azules, sin hollín y de forma hemisférica. Sin embargo, nos sorprendió por tres razones.

Primero, las llamas oscilaron espontáneamente varias veces, oscilaciones simétricas muy pequeñas al principio pero con gran amplitud justo antes de extinguirse. Estas oscilaciones no se observaron previamente en las pruebas de torre de caída o aviones, debido a sus cortos tiempos de microgravedad. Estas oscilaciones implicaron la aparición y desaparición de la base de la llama sin afectar de forma observable la punta de la llama. Chan y T’ien observaron oscilaciones similares en la Tierra a baja presión, quienes sugirieron que esta oscilación cercana al límite es una consecuencia de la presión de los flujos convectivos, incluso al nivel de presión reducida; que la oscilación de la base de la llama es una serie de retrocesos del frente de la llama y movimientos de retroceso, en relación con el flujo boyante existente en la gravedad de la Tierra. Observaron una frecuencia de oscilación de alrededor de 7 Hz, mientras que las llamas de microgravedad USML-1 oscilan a 1-2 Hz. Esta explicación no es suficiente ya que los flujos flotantes en microgravedad fueron suprimidos mucho más que en sus pruebas de baja presión. En cambio, la diferente frecuencia de oscilación se atribuye a diferentes velocidades de transporte.

En segundo lugar, no podríamos encender dos velas muy próximas en el espacio. La distancia entre estas velas habría producido una combustión muy fuerte, de hecho casi óptima, en la Tierra. En el espacio, la llama de la primera vela parecía evitar que la segunda se encendiera. No tenemos una explicación clara de por qué sucedió esto, pero creemos que se debe a la falta de oxígeno alrededor de la segunda vela. Sin embargo, observamos las interacciones de la llama de una vela con una vela apagada. El calor perdido por la vela apagada apagó la punta de la llama de la vela encendida; esto luego desestabilizó la llama de la vela y comenzó a oscilar asimétrica y rotacionalmente antes de extinguirse.

En tercer lugar, creemos que pudimos ver el efecto de una aceleración momentánea: la llama se encendió repentinamente y produjo hollín, esto en niveles de 10-3g. Creemos que las aceleraciones aumentaron momentáneamente el flujo convectivo de oxígeno a la región del frente de la llama, elevando la temperatura de la llama, lo que impulsa la descomposición química de la cera de hidrocarburo para producir hollín.

2.7.2 Resumen de datos

Los datos de este experimento, que incluyen el tamaño, la forma, el color y la temperatura de la vela, se obtuvieron de cámaras de video, fotografías de 35 mm y termopares. Se tomaron veintitrés cintas de video para 10 pruebas de velas, y en una corrida, se tomó una secuencia de imágenes fijas de 35 mm. Cincuenta y nueve imágenes a 7 segundos de diferencia de la llama de la vela se encendieron en 22% O2 / 78% N2. Las velas de baja gravedad tenían forma esférica y el flujo de calor de la llama al combustible líquido en la mecha tenía una distancia de aproximadamente 5 mm. En microgravedad, la cinta de video mostró que las llamas eran tenues, azules, sin hollín y de forma hemisférica. La llama se observó en vistas ortogonales mediante cámaras que se enfocaron en el área de 1″ x 1″ alrededor de la punta de la vela. La temperatura de los alrededores cercanos en la caja fue monitoreada por termopares cuya pantalla de salida fue grabada en video. La fotografía y las mediciones de temperatura comenzaron con el encendido de la vela y continuaron hasta que la llama se extinguió.

2.8 Palabras clave (disciplina, subdisciplina, grupo de parámetros y parámetro)

2.8.1 Disciplina (es decir, microgravedad)

Microgravedad

2.8.2 Subdisciplina (es decir, fluidos, combustión)

Combustión

2.8.3 Grupo de parámetros (proporcione la siguiente división en «Subdisciplina»)

Llamas de difusión

2.8.4 Parámetro (proporcione el siguiente nivel en «Grupo de parámetros»)

Estructura de la llama; Tasas de quema

2.8.5 Palabras clave generales (términos especializados que se aplican al experimento)

Encendido; Flotabilidad

DESCRIPCIÓN DEL PROCESAMIENTO Y ANÃLISIS

3.1 Técnicas de medición (descripción del instrumento, tipos de medidas tomadas)

Se utilizaron cámaras de video, fotografías de 35 mm y termopar para medir la forma, el tamaño, el color y la temperatura de las llamas.

3.2 Técnicas de análisis realizadas (en órbita, en el centro de control de operaciones, después del vuelo por PI y el equipo).

El análisis se llevó a cabo en el centro de control de operaciones y el análisis posterior al vuelo por parte del PI (revisión de datos) determinó la forma, color, tamaño de la llama, en función del tiempo y las aceleraciones residuales.

ARCHIVO Y ACCESIBILIDAD

4.1 Centro de archivo de datos (la ubicación o ubicaciones del inventario de datos).

Centro de Investigación Lewis de la NASA

4.2 Inventario de datos a archivar (tipos, medios, formatos, cantidad, almacenamiento especial)

4.2.1 Cinta de video (cantidad, formato de cinta, números de cinta)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: Cndl Fl en Rt Cndl 337 18:42:56 y 337 19:11:03 Cndl Fl Lft Cndl 337 19:17:47 y 337 19:20:03

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: GPX # 6 – Llama de vela en la vela derecha (337 10:07:11) (337 10:53:06)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: STS-50 SHUTTLE MISSION USML GBX # 10 – Flm in Lft Candle (339 21:13:19), (339 21:13:19) (339 21:24:12), (339

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: STS 50 SHUTTLE MISSION USML 1 GBX # 7 Llama de vela en vela derecha (337 10:53:05)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: STS-50 SHUTTLE MISSION Llama de vela en vela derecha en GBX-024; cndl flm en vela rt (337 10:09:13)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: STS 50 SHUTTLE MISSION USML-1 GBX # 7 Llama de vela (337 10:53:05); Llama a la izquierda (337 18:51:11) (337 19:20:02)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: GPX # 6 Llama de vela en vela derecha (337 10:08:59); (337 10:09:13); (337 10:19:04) burbujeando o hirviendo

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: CFM BRUTO – Vela en Vela Izquierda (337 18:51:10) misma cinta oscil. más tarde

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: STS-50 Shuttle Mission Candle Flame in Right Candle at GBX 024 Bright Flash Flicker se propaga desde la derecha

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: PDRF GBX 071 STS-50 Vela en Vela Izquierda Izquierda (339 21:13:17)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: GBX 024 cndl flm lft (337 18:51:11); cndl lft (337 19:10:58); cndl lft (337 19:17:46) osc.

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: CFM COMPUESTO BRUTO Cndl flm Derecha Vela 337 10:07:10; Chispas 26 segundos después (337 10:53:32)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: GBX 043 Cndl flm lft (339 21:24:12) osc.; flm lft (339 21:40:58); película lft (339 22:08:16)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: Cndl Flm in lft (339 21:13:18); cnd flm lft (339 21:24:12 Osc); cnd flm en lft (339 21:40:58)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: CFM Night Tape Candle Flame en Lft cndl con puntos brillantes saltando de la bombilla 337 18:30:46

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: PDRF GBX 045 Cndl Flm in rt (337 10:09:13); cnd flm rt (339 10:19:05); cndl flm rt (33 10:53:05)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: GBX-024 flm rt cndl 337 10: 07; 10; cndl flm rt cndl 337 10: 076: 33; cndl flm rt cndl 337 10:09:13

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: GBX 046 Cndl Flm en lft (339 21:40:58) Osc; Cndl flm en lft (33 22:08:14)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: PDRF GB 070 – Llama de vela en la vela izquierda (337 19:10:58)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: Volcado de DATOS CFM (Vista superior con pantallas de ventana) Cndl Flm en la vela derecha (337 10:53:05)

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: GBX-043 flm rt 339 21:13:18 osc; flm lft cndl 339 21:24:12 osc; cnd flm lf cnd 339 21:40:58

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: CFM 7/13: 30 1 Vela con Cámara de 35 MM Cdl lft (339 21:13:19) Cndl flm lft 339 21:24:12

NÚMERO DE CINTA: 0

DESCRIPCIÓN: STS-50 Days NASA Select CFM Candle Flm en lft Cndl 337 19:20:03; cndl flm a la izquierda cndl 337 18:30:51

4.2.2 Película (cantidad, formato de película (16 mm, 35 mm, etc.), números de película, etc.)

FOTOGRAFÃAS

C 92.00812

DESCRIPCIÓN: CAJA DE VELAS Y CAJA DE PIEZAS EN ESTUDIO TODAVÃA

C 93.02300

DESCRIPCIÓN: DATOS DE LA MISIÓN DE LA VELA 14.08.58

C 92.00814

DESCRIPCIÓN: CAJA DE VELAS

C 92.00816

DESCRIPCIÓN: PARTE DE VELAS CAJA SUPERIOR ABIERTA EN EL ESTUDIO TODAVÃA

C 92.00811

DESCRIPCIÓN: GUANTE E IGNITOR EN ESTUDIO TODAVÃA

C 92.00813

DESCRIPCIÓN: VELA E IGNITOR EN ESTUDIO TODAVÃA

C 92.00815

DESCRIPCIÓN: CAJA DE VELAS EN ESTUDIO TODAVÃA

C 93.02301

DESCRIPCIÓN: DATOS DE MISIÓN DE VELAS 14.08.51

C 93.02302

DESCRIPCIÓN: DATOS DE LA MISIÓN DE LA VELA 14.08.44

C 93.02303

DESCRIPCIÓN: DATOS DE LA MISIÓN DE LA VELA 14.08.37

C 93.02304

DESCRIPCIÓN: DATOS DE LA MISIÓN DE LA VELA 14.08.3

STS 227.00000

DESCRIPCIÓN: Secuencia de fotos de experimento STS-227 a STS-232-21 Fotos de STS duplicadas y numeradas C

C 92.00817

DESCRIPCIÓN: CAJA DE PIEZAS DE VELA ABIERTA POR COMPLETO EN EL ESTUDIO TODAVÃA

C 92.00818

DESCRIPCIÓN: CAJA DE PIEZAS DE VELA ABAJO ABIERTO, AÚN EN EL ESTUDIO

Sin número C

DESCRIPCIÓN: Compuesto de 11 llamas

STS 9261991.00000

DESCRIPCIÓN: SALA DE CONTROL MARSHALL DURANTE LA FOTO DE LA MISIÓN ENVIADA DESDE MARSHALL

C 90.01444