مطالعه عددی تاثیر قطر سوراخ بر عملکرد مشعل ترکیبی

مکانیزم احتراق در یک مشعل پیش مخلوط با حرکت موج احتراقی از محل جرقه به سمت مخلوط سوخت و اکسید کننده ورودی شروع می شود. چنانچه سرعت جریان مخلوط ورودی و سرعت موج احتراقی یکسان باشد شعله در محل خود باقی می ماند، در غیر این صورت شعله به جهتی حرکت خواهد کرد که اختلاف سرعت شعله و مخلوط ورودی در آن جهت مثبت است. استفاده از محیط متخلخل یکی از راه های افزایش سرعت شعله پایدار و افزایش محدوده عملکرد پایدار مشعل پیش مخلوط است. برای پایدار شدن شعله در داخل محیط متخلخل باید میان بازگردش حرارت، حرارت ژاد شده و حرارت اتلافی تعادل ایجاد گردد. در مشعل ترکیبی مورد مطالعه، یک شعله آزاد توسط محیط متخلخل پایدار می شود. سوخت و هوای پیش مخلوط شده در دو ناحیه مجزا از درون شبکه متخلخل سرامیکی عبور می کند که این دو ناحیه عبارت اند از ناحیه تمام متخلخل و ناحیه سوراخ شده. به منظور بررسی تاثیر قطر سوراخ بر عملکرد مشعل ترکیبی، محدوده پایداری برای مشعل ترکیبی با قطرهای سوراخ از 5 تا 9 میلی متر و نیز محدوده پایداری مشعل متخلخل (بدون سوراخ) برای سوخت و هوای پیش مخلوط با نسبت های هم ارزی 0/45 تا 0/75 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش قطر سوراخ در مشعل ترکیبی، محدوده پایداری شعله افزایش یافته در حالی که بازده تابشی مشعل و مقدار تولید آلاینده مونوکسید کربن کاهش می یابد. افزایش محدوده پایداری و کاهش میزان آلایندگی مشعل مطلوب است ولی کاهش بازده تابشی مشعل مطلوب نیست؛ بنابراین انتظار می رود یک حالت بهینه برای مشعل ترکیبی وجود داشته باشد که در آن شرایط سه پارامتر محدوده پایداری، بازده و میزان آلایندگی دارای مقادیر بهینه باشند.

Keywords:

مشعل ترکیبی , حل عددی , مطالعه تجربی , قطر سوراخ , پایداری شعله