شبیه سازی احتراق بدون شعله در مشعل دالی

فرآیند احتراق یکی از بخش های اساسی در صنعت می باشد که دارای آلاینده های زیست محیطی فراوانی است. در سال های اخیر روش های متعددی جهت کاهش آلاینده ها و کاهش مصرف سوخت مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است، یکی از این راهکارها استفاده از فرآیند احتراق بدون شعله می باشد. احتراق بدون شعله، احتراقی است که تحت شرایط دمای هوای ورودی بالا و میزان کم اکسیژن، کار می کند. در این مقاله به منظور شبیه سازی این فرآیند از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. برای این کار پس از تعریف هندسه دامنه حل و تعین شرایط مرزی و اولیه مسئله، پس از شبیه سازی و حل مسئله پارامترهای اصلی جریان درون دامنه حل مورد بررسی قرار گرفته و همینطور میزان آلاینده های CO و NOx مورد ارزیابی قرار می گیرد. در این مطالعه فرآیند احتراق در یک مشعل که در صنعت به مشعل دالی معروف است، مورد بررسی قرار گرفته است. این مشعل شامل یک جت نازل سوخت است که در مرکز یک کانال حلقوی با جریان موازی و هم جهت جریان سوخت قرار گرفته است. جریان عبوری از بخش حلقوی مشعل شامل گازهای گرم اکسید کننده سوخت می باشد. سوخت و هوای پیش گرم ورودی به مشعل دالی، به صورت هم محور به درون منطقه ی واکنش پاشیده می شوند. نتایج نشان دهنده این است که تجزیه سوخت برای حالت اکسیژن ورودی 9 درصد سریعتر خواهد بود و همچنین میزان انرژی آزاد شده در حالت 9 درصد اکسیژن ورودی نسبت به 3 درصد اکسیژن ورودی بیشتر است. همچنین با مقایسه نمودارهای دی اکسید کربن و بخار آب حاصل از احتراق، در زمان ها و موقعیت های مکانی مختلف، کاملا واضح است که نواحی مربوط به بیشینه تشکیل این گونه ها گسترده تر شده اند. بنابراین مشخص است که استفاده از جریان هم محور با 9 درصد اکسیژن ورودی، برای رسیدن به واکنش احتراقی کامل تر، مفید است.

Keywords:

احتراق بدون شعله , مدل سازی شیمی- آشفتگی , مدل آشفتگی جریان