مطالعه تأثیر دمای دیواره و ساختار اکسنده بر توزیع دما و ناکس کوره احتراق غیرپیش‌آمیخته

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

doi
10.22060/mej.2021.19792.7114
چکیده

هدف از مطالعه حاضر بررسی تأثیر شرایط حرارتی حاکم بر دیواره کوره و ساختار اکسنده بر انتشار آلاینده ناکس و شرایط دمایی داخل کوره احتراق غیرپیش‌آمیخته است. بدین منظور شبیه‌سازی کوره احتراق غیرپیش‌آمیخته با استفاده از نرم افزار اپن‌فوم انجام شده است. در شبیه‌سازی‌های عددی از مدل آشفتگی کی- اپسیلون استاندارد، مدل احتراقی مفهوم اتلاف گردابه اصلاح شده و مدل تشعشعی فاز گسسته استفاده شده است. همچنین به‌منظور تحلیل نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌های عددی، محاسبات شیمیایی با استفاده از واکنشگاه کاملاً مخلوط مورد توجه قرار گرفته است. مطابق با نتایج، افزایش دمای دیواره کوره تا رسیدن به شرایط عایق حرارتی منجر به افزایش قابل توجه دمای متوسط و بیشینه درون محفظه احتراق گردیده و رژیم احتراقی را از بدون شعله به دما بالا منتقل می‌کند. علاوه‌بر این جایگزینی دی‌اکسید کربن با نیتروژن همراه با کاهش دمای محفظه احتراق به علت تفاوت‌های فیزیکی و شیمیایی این دو گونه خواهد بود. براساس نتایج، افزایش دمای دیواره با وجود کاهش اتلاف حرارتی منجر به افزایش ناکس در رژیم احتراقی دما بالا می‌گردد. استفاده از دی‌اکسید کربن به جای نیتروژن در ساختار اکسنده می‌تواند روشی راهگشا در کاهش اتلاف حرارتی همزمان با کاهش ناکس منتشر شده از کوره احتراق غیرپیش‌آمیخته مورد توجه قرار گیرد.