Beyond “fire temperatures”: calibrating thermocouple probes and modeling their response to surface fires in hardwood fuels


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Abstract

The maximum temperatures of thermocouples, temperature-sensitive paints, and calorimeters exposed to flames in wildland fires are often called “fire temperatures” but are determined as much by the properties and deployment of the measurement devices as by the fires themselves. Rather than report device temperatures that are not generally comparable among studies, we show that maximum and time-integrated temperatures of relatively thick (4.8 mm diameter) type-K thermocouple probes (TCPs) can be calibrated to estimate fuel consumption and fire line intensity in surface fires. Although reporting standard fire characteristics is an improvement over reporting device temperatures, TCPs are not ideal instruments for monitoring surface fires, because they provide only point estimates of fire behavior and must be calibrated for different fire environments, TCP characteristics, and deployments. To illustrate how TCPs respond to fires and to point the way towards a more general calibration method, we report results from a numerical model that accurately simulated TCP response to a spreading surface fire.RésuméLa température maximale des thermocouples, des peintures thermosensibles et des calorimètres exposés aux flammes produites par les feux de forêt est souvent appelée « température du feu » mais elle est déterminée aussi bien par les propriétés et la façon dont sont utilisés ces appareils de mesure que par les feux eux-mêmes. Plutôt que de rapporter la température mesurée par des appareils, laquelle n'est généralement pas comparable d'une étude à l'autre, nous montrons que la température maximale et la température intégrée dans le temps des sondes relativement épaisses (4,8 mm de diamètre) des thermocouples de type K (STCs) peuvent être calibrées pour estimer la consommation de combustibles et l'intensité de la ligne de feu dans le cas des feux de surface. Bien que le fait de rapporter des caractéristiques standards du feu plutôt que la température mesurée par des appareils constitue une amélioration, les STCs ne sont pas les instruments idéaux pour assurer le suivi des feux de surface parce qu'ils fournissent seulement des estimations ponctuelles du comportement du feu et qu'ils doivent être calibrés pour différents environnements, différentes caractéristiques des STCs et différentes façons de les utiliser. Pour illustrer comment les STCs réagissent aux feux et ouvrir la voie vers une méthode de calibration plus générale, nous rapportons les résultats d'un modèle numérique qui simule avec exactitude la réaction des STCs à un feu de surface qui se propage.

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