شبیه‌سازی عددی احتراق در یک کوره آجرپزی هافمن در حالت شعله پیش‌آمیخته

چکیده مقاله

کوره‌های هافمن بعد از کوره‌های سنتی بیشترین تعداد را در بین کوره‌های فعال در ایران دارند و با توجه به اینکه صنعت آجر یکی از پرمصرف‌ترین صنایع در کشور می‌باشد، بررسی و ارائه راهکارهای کاهش مصرف سوخت در این کوره‌ها اهمیت فراوانی دارد. بدین منظور در این پژوهش ابتدا فرآیند پخت آجر در این کوره ها و ساختار و نحوه عملکرد آنها بررسی شده است. شبیه سازی عددی فرآیند احتراق داخل یک کوره هافمن توسط نرم‌افزار انسیس فلوئنت انجام می¬گیرد. در این کوره مخلوط متان و هوا به صورت پیش‌آمیخته از طریق لوله‌ی مشعل با دمای K300 وارد محفظه احتراق و هوا جانبی نیز با دمای K1000 از دیوار جانبی سمت راست وارد کوره می‌شود. در این شبیه¬سازی از مدل اضمحلال ادی با مکانیزم یک مرحله‌ای استفاده شده است. همچنین مدل k-ε استاندارد برای آشفتگی جریان و نیز مدل تابشی دسته‌بندی گسترده برای تحلیل تشعشعی استفاده گردیده است. تاثیر تغییرات پارامترهای گوناگون از جمله تغییر سرعت مخلوط سوخت و هوا از m/s 5/2 تا m/s 40، تغییر سرعت هوای جانبی از سرعت صفر تا سرعت m/s 4/0 و تغییر نسبت هم‌ارزی مخلوط سوخت و هوا از 4/0 تا عدد 1 بر توزیع دمای داخل کوره بررسی گردیده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده این است که با افزایش سرعت مخلوط سوخت و هوا از m/s 5/2 تا m/s 40 و با ثابت بودن سرعت هوای جانبی m/s 072/0 که با دمای K1000 از دیوار جانبی وارد می¬شود و نسبت هم ارزی 6/0، دمای شعله و همچنین طول شعله افزایش می‌یابد. با افزایش سرعت هوای جانبی از سرعت صفر تا سرعت m/s 4/0 و با ثابت بودن سرعت ورودی مخلوط سوخت و هوای ورودی m/s 10 و نسبت هم ارزی 6/0، دمای شعله و همچنین طول شعله کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش نسبت هم‌ارزی مخلوط سوخت از نسبت 4/0 تا نسبت 1و با ثابت بودن سرعت هوای جانبی m/s 072/0 که از سمت راست با دمای حدود K1000 وارد کوره می‌شود و همچنین سرعت مخلوط سوخت وهوای ورودی m/s 10 دمای شعله و طول شعله افزایش می‌یابد.