احتراق گازهای ارزش حرارتی پایین حاصل از زیست توده با تکنولوژی مشعل متخلخل جریان متقابل

مشعل متخلخل به دلیل آلودگی کم و مزیت های فراوانی از جمله انعطاف پذیری در مصرف سوخت، کارکرد در نسبت هم ارزی کم، راندمان حرارتی بالا و اندازه های کوچک آن در چند دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ما در این مقاله به بررسی احتراق پیش آمیخته سوخت های ارزش حرارتی پایین در مشعل های متخلخل جریان متقابل با نرم افزار متن باز اپن فوم ویرایش 5 و حلگر احتراقی ReactingFoam پرداخته ایم. معادلات حاکم بر مسئله شامل معادلات ناویر استوکس، انرژی فاز جامد و گاز و انتقال حاکم بر گونه های شیمیایی با استفاده از روش حجم محدود حل شده است. اعتبارسنجی نتایج عددی، با نمونه ای آزمایشگاهی از این مشعل ساخته شده، مورد آزمون قرار گرفته است. محفظه ی احتراق مورد نظر به صورت استوانه ای به طول نیم و قطر 0.05 متر پر شده با فوم آلومینا به قطر 0.0056 متر و تخلخل40 درصد است. مسئله مورد نظر به صورت سه بعدی با سینتیک های چند مرحله ایی در نرم افزار اپن فوم حل گردیده است. دمای جامد و گاز، میزان آلاینده ها در محفظه ی احتراق با سوخت بیوگاز و متان مقایسه و بررسی شده است. دو ناحیه افزایش دمای ذوزنقه ای شکل بین 1300 تا 1600 درجه در نسبت هم ارزی های بین 0.2 تا 1 مشاهده شد. در احتراق بیوگاز میزان کربن منو اکسید بیشتری نسبت به متان مشاهده شد. در مشعل های متخلخل جریان متقابل با افزایش درصد کربن دی اکسید بیوگاز (30 تا70 درصد) دمای گاز تغییرات ناچیزی نسبت به مشعل متخلخل دو لایه مشاهده شد. مقایسه ی دمای متان و بیوگاز در نسبت هم ارزی 0.7 نشان داد که دمای بیوگاز با وجود گاز خنثی دمای بیشتری نسبت به سوخت متان دارد. از این رو می توان ادعا کرد که استفاده از سوخت بیوگاز نسبت به متان در مشعل های متخلخل جریان متقابل به صرفه تر خواهد بود.

Keywords:

احتراق , مشعل های متخلخل جریان متقابل , بیوگاز