جلسه دفاع از پایان‌نامه:آقای محمد مهدی پارسافر،گروه آموزشی تبدیل انرژی
 خلاصه خبر: مطالعه تجربی اثر هندسه صفحات مشبک جریان محوری بر پارامترهای احتراقی سر مشعل کم چرخش در احتراق پیش آمیخته رقیق
چکیده:با توجه به این¬که استفاده از احتراق پیش¬آمیخته رقیق یکی از روش¬های موثر در راستای افزایش بازده و کاهش آلاینده¬های ناشی از احتراق به ویژه کاهش آلاینده¬های اکسیدهای نیتروژن(NO¬x¬) است، از چرخش جریان در مشعل¬¬ها استفاده شد. به سبب چرخش کلیه جریان در این مشعل¬، به آن مشعل پرچرخش گفته می¬شود. به علت ایجاد ناحیه بازچرخش داخلی در پشت جسم پهن این مشعل، از ناپایداری¬های این نوع احتراق که شامل وزش شعله، بازگشت شعله و نوسانات شعله می¬شود، تا حد زیادی جلوگیری شد اما این ناحیه بازچرخشی علی¬رغم افزایش پایداری شعله به علت بالا رفتن دما در این ناحیه و زمان ماند بالای محصولات احتراق در آن، میزان آلاینده¬های تولیدی به ویژه اکسیدهای نیتروژن در این نوع از مشعل¬ها افزایش یافت. در راستای کاهش این زمان و به تبع آن کاهش آلاینده¬ها، تغییراتی در هندسه این مشعل صورت گرفت تا یک جریان محوری از حجم این ناحیه بازچرخشی بکاهد. اما این روش به قیمت کاهش پایداری احتراق حاصل از این مشعل و وقوع پدیده برخاستن شعله صورت پذیرفت. مشعل¬هایی که از این ویژگی برخوردار هستند، مشعل¬های کم¬چرخش نامیده می¬شوند.
در تحقیق تجربی حاضر، هدف بهبود هندسه و بررسی پارامترهای احتراقی مشعل کم¬چرخش است. برای این منظور ابتدا بستر آزمون مورد نیاز برای انجام آزمایش و اندازه¬گیری پارامتر¬های احتراقی، طراحی و ساخته شده است. سپس یک سرمشعل کم-چرخش با ظرفیتی متناسب با تجهیزات آزمایشگاه، طراحی و ساخته شد. در مراحل طراحی و ساخت این سرمشعل 5 نوع صفحه مشبک سورا¬خ¬دار در 3 میزان انسداد(عدد چرخش) متفاوت با هندسه¬¬ای یکسان و 2 هندسه متفاوت در میزان انسداد(عدد چرخش) یکسان، منظور شده است.
در مرحله¬ی بعد به مقایسه پارامترهای احتراقی این مشعل¬ها در میزان انسداد¬ها و هندسه¬های¬¬ مختلف سوراخ¬ها برای صفحه قرار داده شده در جریان محوری پرداخته شده است. پارامترهای احتراقی مورد بررسی شامل توزیع دما، مقایسه کیفی گونه¬های مهم نورتاب شیمیایی، آنالیز لبه¬ی شعله، آنالیز تصاویر شعله و تعیین آلاینده¬های مهم شامل NOx و CO است که به ترتیب با استفاده از روش¬های دماسنجی تماسی(ترموکوپل)، برررسی طیف تابشی شعله با استفاده از دستگاه طیف¬سنج، الگوریتم پردازش تصویر و لبه¬یابی(کد متلب) و استفاده از دستگاه آنالیز گاز به دست آمده اند.
با توجه به بررسی انجام شده از نظر حد پایداری، یکنواختی دمای ناحیه احتراقی و تولید آلاینده NOx با افزایش میزان انسداد سطح(عدد چرخش) رو به بهبود هستند. از نظر ابعاد شعله با افزایش میزان انسداد سطح(عدد چرخش) و در رابطه با هندسه صفحه سوراخ¬دار، صفحه¬ای که سوراخ¬های بزرگ¬تر در دایره بیرونی صفحه هستند، طول شعله در راستای شعاعی رو به افزایش و در راستای محور سرمشعل روبه کاهش بوده و به عبارتی دیگر شعله¬ای پهن با ارتفاع و دمای بیشنیه کمتر و توزیع دمای یکنواخت¬تری همراه است. که همچنین با کاهش ارتفاع برخاستگی همراه بوده که سبب بازگشت شعله به داخل سرمشعل شده و به تبع آن افزایش دمای سرمشعل شود که یک امر نامطلوب در طراحی به شمار می‌رود. از نظر نرخ انجام واکنش¬ها و آزادسازی حرارت و فاکتور کامل بودن احتراق، با افزایش میزان انسداد سطح و عدد چرخش و در هندسه¬های مختلف، در هندسه‌ای که سوراخ‌های با قطر بزرگ¬تر در دایره بیرونی صفحه هستند، روندی رو به کاهش دارند و علت آن ضعیف شدن شعله‌ی محوری است که از تابش بالایی در ناحیه احتراقی برخوردار است. این امر بر بازده حرارتی مشعل تاثیرگذار بوده و باعث کاهش آن می¬شود.
به صورت کلی برای ¬هندسه¬های مختلف صفحه سوراخ¬دار در میزان انسداد یکسان، بازده حرارتی سرمشعل کم¬چرخشی که سوراخ¬های با قطر بزرگ¬تر در مرکز صفحه آن هستند بالاتر بوده که این موضوع افزایش نرخ میزان تولید آلاینده NOx را به نیز به همراه دارد. اما از لحاظ حد پایداری، یکنواختی دمای ناحیه احتراقی و تولید آلاینده NOx سرمشعلی که سوراخ¬های با قطر بزرگ¬تر در دایره بیرونی صفحه آن باشد، عملکردی به مراتب بهتر از سایر هندسه¬ها از خود نشان داده است.
30 دی 1398 / تعداد نمایش : 1267
|