توسعه آزمایشگاه سوخت و احتراق و مطالعه احتراق شعله نفوذی

یکی از انواع شعله ،بگونه ایست است که در آن بر خلاف شعله های پیش مخلوط، سوخت و اکسید کننده قبل از رسیدن به محفظه احتراق، مخلوط نمی شوند وبعبارت دیگر اختلاط سوخت و اکسیدکننده در مقایسه با شدت واکنشها کند می باشد. لذا اختلاط، شدت سوختن را کنترل می کند. اغلب سیستم های عملی احتراق در این طبقه بندی قرار می گیرند و اصطلاحاً شعله نفوذی نامیده می شوند . چرا که سوخت و اکسید کننده در یک منطقه واکنش از طریق نفوذ مولکولی و تلاطمی به هم می رسند.این نوع شعله بدلیل کاربردهای صنعتی آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و بسیاری از کوره های صنعتی و تجهیزات حرارتی از نوعی شعله نفوذی بهره می گیرند . لذا کنترل پارامترهای شعله نفوذی نظیر میزان تولید nox، طول شعله، پایداری آن، حد blow out شعله، میزان برخاستگی آن و ... مهم و مورد توجه می باشد. در همین راستااز اهرمهای مختلفی نظیر سرعت جریان ، رقیق سازی ، پیش گرم کردن ، هندسه مشعل ، فشار و گرانش می توان جهت کنترل شعله بهره جست .از پرکاربردترین این موارد رقیق سازی و پیش گرم کردن می باشد.پیش گرم کردن اکسید کننده موجب ایجاد شعله پایدار درمحدوده نسبت اختلاط های مختلف شده ودر شعله حاصل توزیع دما یکنواختر ، منطقه واکنش وسیعتر و لذا راندمان احتراقی بالاتر است . هر چند پیش گرم کردن خود به تنهایی موجب افزایش دمای محصولات احتراق ودر نتیجه افزایش تولید nox حرارتی و مشکلات اجرایی در کوره ها خواهد شد ولی این اثر توسط رقیق سازی جبران می شود و در نهایت با پیش گرم کردن و رقیق سازی همزمان هوا به نتایج مطلوبی بدست خواهد آمد. لذا با توجه به اهمیت و کاربرد گسترده شعله نفوذی و اهمیتی که سوخت گاز طبیعی دارد، در تحقیق جاری با راه اندازی یک setup مناسب بررسی شعله نفوذی coflow گاز طبیعی مورد توجه قرار گرفته است و با انجام آزمایشات گوناگون اثرات سرعت خروجی سوخت و هوا ، رقیق سازی هوا و اکسیژن با n2 وco2 و اثرات پیش گرم کردن اکسید کننده بر شعله در حالات مختلف سرعت و رقیق سازی مطالعه و به مقایسه نتایج در حالات مختلف پرداخته شده است . همچنین توسط نرم افزار fluent مدلسازی عددی آزمایشات صورت گرفته و نتایج تجربی و عددی مقایسه شده است . در طول آزمایشات پدیده های جالبی از جمله تغییر رژیمهایی در شعله مشاهده شد که روند تحقیقات را بسمت خود معطوف نمود.