بررسی عددی تأثیر پارامترهای هندسی نازل¬های ورودی بر عملکرد احتراق بدون شعله گاز طبیعی و میزان انتشار NOx

Abstract

احتراق بدون شعله روشی پیش¬رو در جهت افزایش راندمان احتراق و نیز کاهش تولید آلاینده است. هدف از این مطالعه بررسی عددی تأثیر پارامترهای هندسی نازل¬های ورودی بر عملکرد احتراق بدون شعله در یک کوره نیمه صنعتی است. این پارامترها شامل فاصله نازل¬های پاشش سوخت و هوا و تعداد نازل ورودی سوخت می¬باشند. در این شبیه¬سازی از یک محفظه احتراق نیمه صنعتی که در صنعت ذوب آهن کاربرد دارد، استفاده شده است. مدل¬های k-ɛ استاندارد و مفهوم اتلاف گردابه¬ای به ترتیب برای مدل¬سازی آشفتگی و احتراق اعمال و مدل WSGGM برای محاسبه ضرایب جذب و گسیل تابش استفاده شده است. مقایسه نتایج شبیه¬سازی اولیه با داده¬های تجربی مربوط به توزیع دما و سرعت در مقاطع مختلف محفظه سازگاری مطلوبی را نشان می¬دهد که بیانگر صحت روشهای و مدلهای بکار رفته است. هم¬چنین صحت مدل تابشی با بررسی حالات بدون اعمال مدل تابشی، مدل DO و مدل P1 انجام و بر اساس نتایج مدل P1 انتخاب شده است. نتایج نشان می¬دهند تغییر فاصله نازل¬های سوخت و اکسیدکننده بیشتر در ناحیه بالادست محفظه احتراق تأثیرگذار است. با فاصله گرفتن نازل سوخت از مرکز محفظه، تأثیر محصولات احتراق بازگشتی در ناحیه واکنش شدت گرفته و دمای اوج محفظه کاهش می-یابد. همچنین با افزایش تعداد پاشنده¬ها سوخت، گرادیان دمای بیشتری در محفظه ایجاد و احتراق از حالت بدون شعله به سمت شعله ناپایدار پیش ¬می¬رود. افزایش فاصله نازل¬ها در تعداد نازل ورودی سوخت کمتر دسترسی به حالت احتراق بدون شعله را در کوره¬های صنعتی بهتر کرده و میزان انتشار اکسید نیتروژن را کاهش می¬دهد. احتراق بدون شعله روشی پیش¬رو در جهت افزایش راندمان احتراق و نیز کاهش تولید آلاینده است. هدف از این مطالعه بررسی عددی تأثیر پارامترهای هندسی نازل¬های ورودی بر عملکرد احتراق بدون شعله در یک کوره نیمه صنعتی است. این پارامترها شامل فاصله نازل¬های پاشش سوخت و هوا و تعداد نازل ورودی سوخت می¬باشند. در این شبیه¬سازی از یک محفظه احتراق نیمه صنعتی که در صنعت ذوب آهن کاربرد دارد، استفاده شده است. مدل¬های k-ɛ استاندارد و مفهوم اتلاف گردابه¬ای به ترتیب برای مدل¬سازی آشفتگی و احتراق اعمال و مدل WSGGM برای محاسبه ضرایب جذب و گسیل تابش استفاده شده است. مقایسه نتایج شبیه¬سازی اولیه با داده¬های تجربی مربوط به توزیع دما و سرعت در مقاطع مختلف محفظه سازگاری مطلوبی را نشان می¬دهد که بیانگر صحت روشهای و مدلهای بکار رفته است. هم¬چنین صحت مدل تابشی با بررسی حالات بدون اعمال مدل تابشی، مدل DO و مدل P1 انجام و بر اساس نتایج مدل P1 انتخاب شده است. نتایج نشان می¬دهند تغییر فاصله نازل¬های سوخت و اکسیدکننده بیشتر در ناحیه بالادست محفظه احتراق تأثیرگذار است. با فاصله گرفتن نازل سوخت از مرکز محفظه، تأثیر محصولات احتراق بازگشتی در ناحیه واکنش شدت گرفته و دمای اوج محفظه کاهش می-یابد. همچنین با افزایش تعداد پاشنده¬ها سوخت، گرادیان دمای بیشتری در محفظه ایجاد و احتراق از حالت بدون شعله به سمت شعله ناپایدار پیش ¬می¬رود. افزایش فاصله نازل¬ها در تعداد نازل ورودی سوخت کمتر دسترسی به حالت احتراق بدون شعله را در کوره¬های صنعتی بهتر کرده و میزان انتشار اکسید نیتروژن را کاهش می¬دهد. احتراق بدون شعله روشی پیش¬رو در جهت افزایش راندمان احتراق و نیز کاهش تولید آلاینده است. هدف از این مطالعه بررسی عددی تأثیر پارامترهای هندسی نازل¬های ورودی بر عملکرد احتراق بدون شعله در یک کوره نیمه صنعتی است. این پارامترها شامل فاصله نازل¬های پاشش سوخت و هوا و تعداد نازل ورودی سوخت می¬باشند. در این شبیه¬سازی از یک محفظه احتراق نیمه صنعتی که در صنعت ذوب آهن کاربرد دارد، استفاده شده است. مدل¬های k-ɛ استاندارد و مفهوم اتلاف گردابه¬ای به ترتیب برای مدل¬سازی آشفتگی و احتراق اعمال و مدل WSGGM برای محاسبه ضرایب جذب و گسیل تابش استفاده شده است. مقایسه نتایج شبیه¬سازی اولیه با داده¬های تجربی مربوط به توزیع دما و سرعت در مقاطع مختلف محفظه سازگاری مطلوبی را نشان می¬دهد که بیانگر صحت روشهای و مدلهای بکار رفته است. هم¬چنین صحت مدل تابشی با بررسی حالات بدون اعمال مدل تابشی، مدل DO و مدل P1 انجام و بر اساس نتایج مدل P1 انتخاب شده است. نتایج نشان می¬دهند تغییر فاصله نازل¬های سوخت و اکسیدکننده بیشتر در ناحیه بالادست محفظه احتراق تأثیرگذار است. با فاصله گرفتن نازل سوخت از مرکز محفظه، تأثیر محصولات احتراق بازگشتی در ناحیه واکنش شدت گرفته و دمای اوج محفظه کاهش می-یابد. همچنین با افزایش تعداد پاشنده¬ها سوخت، گرادیان دمای بیشتری در محفظه ایجاد و احتراق از حالت بدون شعله به سمت شعله ناپایدار پیش ¬می¬رود. افزایش فاصله نازل¬ها در تعداد نازل ورودی سوخت کمتر دسترسی به حالت احتراق بدون شعله را در کوره¬های صنعتی بهتر کرده و میزان انتشار اکسید نیتروژن را کاهش می¬دهد.