مدلسازی فن آوری hitac توسط cfd

در طراحی سیستمهای احتراقی همواره دو هدف اصلی مدنظر بوده است. یکی افزایش کارآیی سیستم و دیگری کاهش آلاینده های احتراق. بدین منظور امروزه تکنولوژی جدیدی تحت عنوان احتراق با دمای بالای هوا یا hitac در صنایع احتراقی مورد استفاده قرار می گیرد. در این تکنولوژی با پیش گرم کردن هوای مورد نیاز احتراق و کاهش غلظت اکسیژن در آن، کارآیی سیستم افزایش و تولید آلاینده هایی مانند nox کاهش می یابد. در این پایان نامه ویژگی های احتراق از نوع hitac بصورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته شده است. جهت بررسی این پدیده ابتدا با ساخت یک سیستم آزمایشگاهی مجهز به تکنولوژی hitac و تعیین مکان مناسب نازل سوخت، ویژگی های این نوع احتراق بصورت آزمایشگاهی بررسی شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که هر چه میزان اختلاط سوخت با هوا مناسب تر باشد میزان nox تولیدی کاهش می یابد. همچنین نتایج بیانگر آن است که با افزایش دمای هوای پیش گرم، nox تولیدی افزایش می یابد ولی این نرخ افزایش در شرایط hitac (دمای بالای هوا و غلظت کم اکسیژن) بسیار کم است و کمترین مقدار nox در شرایط hitac مشاهده می شود. به منظور بررسی بهتر این پدیده، سیستم آزمایشگاهی موردنظر توسط cfd مدلسازی شده است. نتایج مدلسازی نشان می دهد که تولید nox به شدت به دما، غلظت اکسیژن و نحوه اختلاط سوخت و هوا در ناحیه احتراق بستگی دارد. در یک دمای ثابت هوای پیش گرم، با کاهش غلظت اکسیژن حجم و اندازه شعله افزایش می یابد. همچنین در این مدلسازی اثر دمای سوخت بر میزان nox تولیدی مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دمای سوخت، سرعت آن افزایش، اختلاط سوخت با هوا مناسب تر و nox تولیدی کاهش می یابد. به منظور بررسی کاربرد احتراق از نوع hitac در صنعت، دو مطالعه موردی در این زمینه صورت گرفته است. در مطالعه موردی اول امکان استفاده از تکنیک hitac در بویلر بازیافت حرارتی پتروشیمی فجر توسط مدلسازی cfd مورد بررسی قرار گرفته شده است. در این مطالعه با طراحی و مدلسازی یک نازل سوخت و پیدا کردن محل مناسب و دبی بهینه این نازل، تأثیر تکنولوژی hitac در افزایش کارآیی بویلر از طریق افزایش دمای بخار تولیدی، بررسی گردیده است. نتایج مدلسازی نشان می دهد که با استفاده از تکنولوژی hitac، دمای بخار تولیدی حدود % 37 افزایش می یابد. در مطالعه موردی دوم، احتراق از نوع hitac و انتشار nox در hrsg پتروشیمی مبین توسط cfd مورد بررسی قرار گرفته شده است. آنالیز گازهای خروجی از hrsg پتروشیمی مبین نشان دهنده درصد نسبتاً بالایی از nox در آنها است. به همین دلیل در این تحقیق با مدلسازی cfd این بویلر و بررسی تولید nox در آن، علت بالا بودن این مقدار nox در گازهای خروجی مورد مطالعه قرار گرفته شده است. نتایج مدلسازی بیانگر آن است که بیشترین مقدار nox در نواحی مرده درون hrsg تولید می شود و وجود این نواحی مرده عامل اصلی در تولید بیشتر nox درون بویلر است. همچنین در این تحقیق اثر نسبت اکی والان در دبی ثابت هوا بر روی ماکزیمم دمای شعله و میزان nox تولیدی، بررسی شده است. نتایج کلی پایان نامه نشان می دهد که استفاده از تکنولوژی hitac در سیستمهای احتراقی سبب افزایش کارآیی آنها و کاهش انتشار آلاینده ها مانند nox می شود. همچنین cfd ابزاری توانمند در مدلسازی این نوع احتراق و تولید آلاینده ها می باشد