ENGINEERINGNET.BE - De bolvlam is een zogenaamde diffusievlam: de verbranding wordt op gang gehouden door een voortdurende toevoer van zuurstof en brandstof vanuit het omringende mengsel.
Ook de vrijgekomen warmte wordt door diffusie aan het omringende mengsel afgegeven, waarbij een fractie door straling verdwijnt. Door dit warmteverlies is de bolvlam niet in staat het omringende mengsel te ontsteken en zich uit te breiden. Dit maakt de vlam stabiel.
TU/e-onderzoeker Yuriy Shoshin ontdekte zijn 'aardse’ bolvlammen bij toeval, toen hij experimenten uitvoerde met extreem arme waterstofmengsels.
"Toen we een verticale glazen buis vulden met een mengsel met waterstof en het vanaf de onderkant aanstaken, zagen we bijna perfecte lichtgevende ballen die langzaam naar de bovenkant van de buis stegen", zegt Shoshin.
Het bleek dat de door de vlam veroorzaakte opwaartse krachten een kleine werveling creëren waarin de lichtgevende bol zich bevindt. De door de zwaartekracht veroorzaakte convectie zorgt onder geschikte omstandigheden er voor dat de vlam blijft branden.
Bolvlammen zijn veel koeler dan andere vlammen. Ook zijn ze zeer gevoelig voor kleine veranderingen in de omstandigheden waarin ze branden. Dit maakt een bolvlam geschikt voor het valideren van theoretische verbrandingsmodellen.
Dit is van belang bij moderne verbrandingstechnieken, waarbij steeds vaker gebruikt wordt gemaakt van mengsels met lage concentraties brandstof.
Ook kunnen bolvlammen overleven in de armste mengsels die kunnen branden: de uiterste grenzen waarbij vlammen kunnen bestaan, zijn belangrijk voor de ontwikkeling van veiligheidsnormen en voor het ontwerp van verbrandingstoestellen.
Verder kan de bestudering van bolvlammen helpen de verbrandingsmechanismen van arme waterstofmengsels beter te begrijpen. Waterstof maakt grote kans om de ‘groene’ brandstof van de toekomst te worden, en arme verbranding wordt beschouwd als de toekomst van de verbrandingstechnologieën.