بررسی عددی اثر انتقال حرارت جانبی در نرخ تولید اکسید نیتروژن مشعل متخلخل

در این مقاله انتقال حرارت جانبی از دیواره های مشعل متخلخل استوانه ای با تقارن محوری و تاثیر آن بر رفتار حرارتی مشعل مورد تحلیل عددی قرار گرفته است . برای این منظور معادلات حاکم در مختصات استوانه ای در راستای طول و شعاع برای گاز پیش مخلوط متان و هوا در شرایط مختلف حل شده اند . برای آنکه بیشترین تاثیر اتلاف حرارت مورد بررسی قرار گیرد از نسبت اختلاط استوکیومتریک که بیشترین دمای شعله را ایجاد می نماید و در نتیجه بیشترین اتلاف حرارت وجود دارد، استفاده شده است . برای مقایسه نتایج محاسباتی و تجربی از یک نمونه مخلوط رقیق نیز استفاده شده است . نتایج نشان داده اند که فرض آدیاباتیک بودن دیواره ها و در نتیجه حل یک بعدی معادلات صحیح نمی باشد . زیرا در حالت آدیاباتیک چنانچه مشعل به صورت دو بعدی شبیه سازی گردد گرادیان دمای جامد در نزدیکی دیواره مثبت بدست می آید که خلاف نتایج تجربی است . دلیل این رفتار را می توان تاثیرپذیری بیشتر نواحی مرکزی مشعل از انتقال حرارت تشعشعی مرز خروجی به محیط اطراف مشعل دانست . وجود اتلاف حرارت بدست آمده از مدلسازی عایق بکار رفته در آزمایشات تجربی مشخص نمود که %6 از انرژی ورودی گاز توسط دیواره های جانبی تلف می گردد . این اتلاف حرارت باعث کاهش کلی دما بخصوص در نزدیکی دیواره گردیده و حتی پیک دمای شعله را در خط تقارن محوری تحت تاثیر قرار داده است . کاهش حداکثر دمای شعله بر نتایج محاسباتی نرخ تولید مونوکسید نیتروژن نیز اثر گذاشته و این نتایج را به سمت مقادیر تجربی نزدیک تر نموده است .

Keywords:

مشعل متخلخل , مونوکسید نیتروژن , انتقال حرارت جانبی , اتلاف حرارت