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Ablative melting of a solid cylinder perpendicularly pressed against a heated wall

1986; Elsevier BV; Volume: 29; Issue: 9 Linguagem: Inglês

10.1016/0017-9310(86)90172-9

1879-2189

Holger Martin, J. Lédé, Huai Li, Jacques Villermaux, Christian Moyne, Alain Degiovanni,

Fire dynamics and safety research

This paper reports an analytical and experimental study on ablative melting of a solid cylinder perpendicularly pressed against a stationary heated surface. An explicit analytic solution is found for the rate of ablation in terms of temperature difference and pressure applied and of geometrical as well as physical properties of the solid and liquid. Data obtained in a limited number of rather crude experiments with rods of melting solids (ice, paraffin) and with rods of wood under flash pyrolysis conditions show a fair agreement with the predictions of the theoretical study thus confirming the “fusion model” of flash pyrolysis of wood in ablation regime. Cet article présente une étude théorique et expérimentale sur la fusion en régime d'ablation d'un cylindre appliqué sous une certaine pression sur une surface fixe chauffée. On propose une solution analytique pour le calcul de la vitesse d'ablation en fonction de la différence de température (température de la surface, température de fusion), de la pression appliquée, de la géométrie et des propriétés physiques du solide et du liquide. Les résultats d'expériences effectuées avec des baguettes de solide en fusion (glace, paraffine) et avec des baguettes de bois dans des conditions de pyrolyse éclair montrent un bon accord avec les prévisions de l'étude théorique apportant une confirmation de la théorie du “modèle de fusion” relatif à la pyrolyse éclair du bois en régime d'ablation. Es wird über eine analytische und experimentelle Untersuchung berichtet zum Abschmelzen eines festen Zylinders, der gegen eine ruhende beheizte Wand gepresst wird. Eine geschlossene analytische Lösung für die Abschwelzgeschwindigkeit wurde gefunden in Abhängigheit der Temperaturdifferenz und des Anpressdruches sowie der geometrischen und stofflichen Eigenschaften des Feststoffes und der Schmelze. Daten aus einer begrenzten Zahl relativ einfacher Versuche mit Stäben aus schmelzenden Feststoffen (Eis, Paraffin) und mit Holzstäben im Bereich der schnellen (“Flash”) Pyrolyse (unter Juertgas) zeigen eine brauchbare übereinstimmung mit den Voraussagen der Theorie und bestätigen damit das “Schmelz-Modell” der schnellen Pyrolyse von Holz. Aнaлитичecки и экcпepимeнтaльнo иccлeдoвaнo aбляциoннoe плaвлeниe твepдoтeльнoгo нилиндpa, пpижaгoгo K cтaциoнapнo нaгpeвaeмoй пoвepчнocти пoд пpямым yглoм. Пoлyчeнo aнaлитичecкoe peщнeниe B явнoм вндe для cкopocти paэpyщeния, oпpeдeляeмoй чepeэ paэнocть тeмпepaтyp и пpилaгaeмoe дaвлeниe, a тaкжe тeoмeгpичecкиe и фиэнчecкиe cвoйcтвa твepдoгo тeлa и жидкocги. Peэyльтaты, пoлyчeнныe иэ oгpaннчeннoгo чиcлa дoвoльнo гpyбыч экcпepимeнгoв, пpoвeдeнныч co cтepжнями иэ плaвящичcя твepдыч тeл (лeд, пapaфин) и дepeвянными cтepжнями пpи ycлoвияч пиpoлиэa, пoкaэывaют чopoшee cooтвeтcтвиe ц pacтeгными дaнными, пoдтвepждaя тaким oбpaэoм “мoдeль плaвлeния” пиpoлиэa дepeвa в peжимe aбляции.