سوخت و احتراق
سال:1391 | دوره:5 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

در این مقاله، اثر تغییر زاویه مشعل های دیگ بخار بر روی متغیرهای جریان گازی و فرایند احتراق به صورت عددی بررسی شده است. بدین منظور دیگ بخار نیروگاه 320 مگاواتی بندرعباس با ابعاد واقعی در نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است و معادلات سه بعدی انتقال تکانه، انرژی و گونه های شرکت کننده در واکنش احتراق در فضای محاسباتی به طور کامل حل شده اند. اثر آشفتگی بر جریان سیال و احتراق به ترتیب با استفاده از مدل های k-e استاندارد و اتلاف گردابه در نظر گرفته شده است و برای منظور کردن اثر انتقال حرارت تشعشع مدل P1 به کار رفته است. متغیرهای احتراق و جریان سیال برای زوایای مختلف مشعل ها محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد که تغییر زاویه مشعل ها راه کار مناسبی برای کنترل شعله ها و دمای قسمت های مختلف دیگ بخار و در نتیجه کاهش آلاینده ها و محافظت از اجزای داخلی دیگ بخار است. نتایج به دست آمده در این تحقیق با نتایج منتشر شده مقایسه شده و رفتار قابل قبولی را نشان می دهد.

در این مقاله، از روش شبیه سازی گردابه بزرگ (LES) به منظور بررسی ساختار شعله متان-هیدروژن در شرایط MILD استفاده شده است. همچنین، اثر متغیرهای عدد رینولدز فواره سوخت و غلظت اکسیژن در جریان اکسیدکننده به منظور مطالعه ساختار شعله بررسی شده است. بدین منظور، شبیه سازی به ازای دو عدد رینولدز 5000 و  10000و سه درصد اکسیژن 3، 6 و 9 درصد صورت گرفته است. نتایج آزمایشگاهی انجام شده توسط دالی جهت ارزیابی دقت حل استفاده شده است. برای ارتباط بین جمله های اغتشاشی و احتراقی از مدل PaSR موجود در کد اپن فوم، که به نحوی توسعه یافته مدل EDC است، و همچنین از سازوکار کامل GRI-2.11، به منظور محاسبه دقیق سینتیک شیمیایی احتراق، استفاده شده است. معیارهای مختلفی برای ارزیابی صحت نتایج به دست آمده استفاده شده که همگی آن ها دقت حل را تایید می کنند. نتایج ارائه شده حاکی از این مطلب است که افزایش غلظت اکسیژن منجر به نازک شدن ضخامت شعله، محدودشدن نوسانات موجود در توزیع جزء های شیمیایی در ناحیه کوچک تری در اطراف نازل، کاهش خاموش شدن موضعی در ساختار شعله، محدودشدن ناحیه پیش مخلوط جزئی برای اجزای شرکت کننده در واکنش و به عبارت کامل تر پایدارترشدن شعله در ناحیه نزدیک نازل می شود. همچنین، کاهش عدد رینولدز، به دلیل افزایش مدت زمان اقامت عناصر شرکت کننده در واکنش، نقش موثری در تقویت شعله ایفا می کند.

در این مقاله، فرایند برگشت شعله و استقرار آن در داخل محیط متخلخل سرامیکی دولایه ای از جنس SiC به صورت تجربی بررسی شده است. با توجه به اهمیت استقرار شعله بر روی سطح این مشعل ها برای ایجاد حداکثر بازده، عوامل موثر بر پدیده برگشت شعله به زیر سطح همچون نرخ آتش و میزان چگالی حفره و نیز نحوه برگشت شعله، از طریق اندازه گیری دما در طول محیط متخلخل، مورد مطالعه قرار گرفته است. مخلوط ورودی شامل گاز طبیعی و هوا به صورت ترکیبی با نسبت هم ارزی 0.65 بوده و به صورت کاملا پیش مخلوط وارد مشعل می شود. برای بررسی چگونگی برگشت شعله، نحوه پیش گرمایش و بهبود سرعت شعله از طریق رصد بیشینه دما در داخل بستر متخلخل بررسی و توضیح داده شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش نرخ آتش در یک چگالی حفره ثابت، میزان پیش گرمایش لازم برای برگشت شعله افزایش و زمان برگشت شعله کاهش می یابد. با افزایش چگالی حفره، زمان برگشت شعله و پیش گرمایش لازم برای برگشت شعله کاهش می یابد.

محفظه احتراق ضربانی دارای ساختاری ساده، هزینه کارکرد کم و قابل راه اندازی با انواع سوخت است. در این تحقیق، با ساخت محفظه احتراق ضربانی، به بررسی تجربی برخی از عوامل موثر بر آلاینده های NOX و CO و همچنین دمای شعله و فرکانس احتراق پرداخته شده است. دستگاه آزمایش به صورت غیر پیش آمیخته ساخته شده است. متغیرهای کلیدی آزمایش دبی جریان سوخت ورودی و طول لوله تخلیه هستند. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان می دهد که با کاهش دبی سوخت، غلظت NOX و CO کاهش یافته و به کمترین مقدار خود به ترتیب 17 ppm و 65 ppm می رسند. این مقدار NOX، در مقایسه با مشعل های معمولی که در حدود 58 تا 138 ppm می باشد، بسیار مطلوب است. افزایش طول لوله تخلیه باعث کاهش غلظت آلاینده های NOX وCO  و همچنین سبب کاهش فرکانس احتراق می شود. مقایسه نتایج حاصل با نتایج سایر محققان مطابقت خوبی را نشان می دهد.

در انفجار ابر گازی، به دلیل همراه شدن پدیده انتشار شعله و میدان جریان آشفته، که بر اثر وجود موانعی در مسیر انتشار شعله ایجاد می شود، چین و چروک هایی با ابعاد مختلف در جبهه شعله ایجاد می شود. به دلیل بر هم کنش شعله-گردابه، نرخ گسترش شعله و افزایش فشار تشدید می شود. چالش اساسی در مدل سازی این پدیده چگونگی محاسبه سرعت سوزش آشفتگی است. در این مقاله از ترکیب دو روش معادله انتقال چروکیدگی سطحی شعله و SCOPE3، که برای محاسبه چگالی سطحی شعله در انفجار ابر گازی در مقیاس بزرگ ارائه شده است، استفاده شده است. روش SCOPE3 به دلیل درنظرگرفتن نقش آشفتگی های بالا، توانایی مدل سازی انفجار ابر گازی در حضور موانع زیاد را داراست. از این رو، نتایج عددی حاصل از ترکیب معادله انتقال چروکیدگی سطحی شعله و SCOPE3، مقدار بیشینه فشاری و زمان رسیدن به آن را در شبیه سازی انفجار ابر گازی در مقیاس بزرگ بسیار خوب پیش بینی می کند.

محیط های متخلخل در مشعل ها به منظور پایداری احتراق با مخلوط های رقیق، افزایش توان خروجی، گسترش محدوده اشتعال پذیری و کاهش آلاینده های حاصل از احتراق کاربرد زیادی دارند. مشخصه موتورهای احتراق داخلی آینده میزان آلایندگی بسیار کم به همراه کمترین مقدار مصرف سوخت تحت تمام شرایط کارکرد موتور است و این متغیرها وابسته به فرایند تشکیل مخلوط و احتراق است. این هدف با همگن کردن فرایند احتراق امکان پذیر است که کنترل آن ها در موتورهای احتراق داخلی بسیار مشکل است. در این مقاله، شبیه سازی یک موتور تزریق مستقیم انجام گرفته که در سر سیلندر آن فضایی نیمکره ای برای محیط متخلخل ایجاد شده که تنها نقش بازیاب را دارد و از لحاظ شیمیایی بی اثر است. مطالعه سه بعدی جریان و احتراق داخل سیلندر و محیط متخلخل همزمان با یکدیگر با استفاده از کد تصحیح شده کیوا انجام شده است. به دلیل نبود نتایج آزمایشگاهی منتشر شده برای موتورهای محیط متخلخل، برای اعتبار نتایج، پخش موج احتراقی گذرا با نتایج آزمایشگاهی مخلوط هوا و متان رقیق در بستر متخلخل مقایسه شده است. سوخت متان داخل موتور محیط متخلخل پاشیده می شود و مخلوط رقیقی تشکیل شده و احتراق به طور حجمی اتفاق می افتد. تشکیل مخلوط، تغییرات فشار و دما در هر دو فاز جامد و سیال محیط متخلخل و سیال داخل سیلندر به همراه تولید آلاینده های مونوکسید کربن و مونوکسید نیتروژن بررسی شده است. همچنین، اثر زمان پاشش روی توزیع فشار و دمای محیط متخلخل و سیال داخل سیلندر در یک سیکل بسته بررسی شده است.