مطالعه اثر پیش گرمایش سوخت گاز طبیعی بر تشکیل دوده، درخشندگی شعله و انتشار NO به روش عددی و آزمایشگاهی

در این مقاله به مطالعه اثر افزایش دمای گاز طبیعی ورودی به یک مشعل kW120، بر تشکیل دوده و افزایش تابش درخشانی ناشی از آن به روش عددی و آزمایشگاهی پرداخته شده است. جهت شبیه سازی اثر دمای گاز ورودی بر احتراق و مدلسازی تشکیل کربن جامد از تجزیه حرارتی گاز، از مدل احتراق آشفته غیر پیش آمیخته بر اساس دو پارامتر متوسط و واریانس کسر مخلوط و برای مدلسازی ترمهای تنشهای توربولانی در معادلات مومنتوم از مدل آشفتگی تنش رینولدز استفاده شده است. همچنین جهت محاسبه دوده، که نقش مهمی بر میزان تابش شعله دارد از مدل ماس-بروکس و برای اعمال اثر آشفتگی جریان بر تشکیل دوده از β-PDF استفاده شده است. مطالعات آزمایشگاهی نیز بر روی یک بویلر که گاز ورودی به مشعل آن با المنت حرارتی کروم-نیکل پیش‌گرم می‌شود، انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد با توجه به عدم افزایش محتوی دوده شعله با افزایش دمای سوخت ورودی تا دمای K510، درخشندگی شعله تغییر چندانی نکرده است، اما با افزایش دما تا K700 به دلیل 3 برابر شدن بیشینه کسر جرمی دوده در شعله، درخشندگی شعله افزایش زیادی‌می‌یابد. این افزایش درخشندگی، سبب کاهش دمای شعله به اندازه K150، و کاهش انتشار NO شده است. نتایج عددی و آزمایشگاهی در پیشگرم کردن سوخت توافق مطلوبی را نشان‌می-دهند.