¿Cómo puedo usar una vela para calentar el vidrio/cuarzo a una temperatura específica?

Question

Disculpen mi ignorancia de la física. ¿Es posible suspender vidrio o cuarzo sobre una vela a una distancia específica (pulg. o mm.) para calentar el objeto a una determinada temperatura, digamos 300 C. ¿Hay algún gráfico para algo así? ¿La transferencia de calor por convección sobre la llama de una vela? Estoy tratando de encontrar las temperaturas POR ENCIMA de una llama pero sólo puedo encontrar la temperatura DE una llama.

O digamos que pongo un embudo al revés sobre una vela, dejando espacio para el oxígeno en la parte inferior, ¿forzará eso el calor hacia arriba de la parte superior del embudo y creará un mayor control de la temperatura con respecto a mi primera pregunta?

Cualquier ayuda será apreciada, ¡gracias!

Answer 1

Se puede estimar la temperatura del penacho por encima de un incendio utilizando las correlaciones de Heskestad o McCaffrey, enumeradas respectivamente a continuación:

$$T_0=25(\dot Q ^{2/5}_c/(z-z_0))^{5/3} + T_ \infty$$ $$T_0=22.3(\dot Q ^{2/5}_c/z)^{5/3} + T_ \infty$$

Donde $T_0$ es la temperatura de la línea central del penacho, $\dot Q_c$ es la tasa de liberación de calor por convección del fuego, $z$ es la altura sobre el foco de fuego, $z_0$ es el origen virtual y $T_ \infty$ es la temperatura ambiente (todas las temperaturas en Celsius). El origen virtual se puede estimar (Heskestad) mediante:

$$z_0/D=-1.02+0.083 \dot Q^{2/5}_c/D$$

Dentro de la región de la llama, se suele suponer una temperatura constante (la temperatura de la llama de, por ejemplo, 800 °C). Todo esto se deriva del trabajo con quemadores de heptano y metano.

Algunos problemas que puede encontrar:

• Esto es para plumas no perturbadas, lo cual es poco práctico en el "mundo real".
• No se puede poner un elemento en un penacho a 300°C y esperar que se caliente a 300°C - hay otro factor importante en juego: las ganancias y pérdidas de calor hacia la placa de cuarzo tanto por convección como por radiación. Tendrás que determinar las ganancias y pérdidas de energía para predecir la temperatura de tu placa.

Otro trabajo interesante que puede ayudarle ha sido realizado por el NIST ( http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire05/PDF/f05141.pdf ) que caracteriza los flujos de calor en varios lugares por encima de la llama de una vela.