بررسی عملکرد گرمایی یک میکرو محفظه احتراق حلزونی جهت کاربردهای میکروترموفتوولتاییک

د در مطالعه حاضر، احتراق مخلوط پیش آمیخته هیدروژن- هوا در یک میکرومحفظه حلزونی دو مسیره با هدف استفاده به عنوان منبع گرما در سیستم های میکروترموفتوولتاییک بررسی شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به صورت سه بعدی و پایا با در نظر گرفتن سینتیک شیمیایی جزئی و انتقال گرما در دیوار حل شد. پارامتر های بررسی شده در این پژوهش شامل سرعت ورودی جریان، نسبت هم ارزی و رسانش گرمایی دیوار هستند. عملکرد گرمایی محفظه احتراق با محاسبه دمای جریان های مسیرهای رفت و برگشت، پارامتر های مرتبط با توزیع دمای دیوار و بازده ارزیابی شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش سرعت ورودی، تبادل گرما میان مسیرهای رفت و برگشت از حالت بهینه خود فاصله می گیرد و روی توزیع دمای دیوار تاثیر می گذارد. اگرچه میانگین دمای سطح خارجی دیوار با سرعت ورودی افزایش می یابد ولی توزیع دما غیریکنواخت تر می شود. این افزایش در شاخص یکنواختی دمای دیوار موجب کاهش بازده با افزایش سرعت ورودی می شود. در مورد تاثیر نسبت هم ارزی مشخص شد که با افزایش آن، تبادل گرما بین جریان مسیرهای رفت و برگشت بهینه تر و بازده سیستم افزایش می یابد. تاثیر افزایش ضریب رسانش گرمایی دیوار تا مقدار  ۱۲وات بر مترکلوین بررسی و نتیجه شد که تاثیر مطلوبی روی همه پارامترهای مرتبط با عملکرد گرمایی محفظه احتراق و بازده دارد. بیشترین بازده سیستم مقدار ۱۸/۱۰ درصد محاسبه شد که با مقایسه آن با بازده سایر هندسه های محفظه احتراق مشخص شد که میکرومحفظه های حلزونی از نظر بازده توانایی رقابت با سایر میکرومحفظه های احتراق را به منظور استفاده در سیستم های میکروترموفتوولتاییک دارا هستند.

Keywords:

احتراق , هیدروژن , میکرومحفظه حلزونی , میکروترموفتوولتاییک , بازده