مطالعه پارامترهای موثر بر فرایند تشکیل، احتراق و تابش دوده در جریانهای آشفته احتراقی سوخت مایع

در بیشتر سیستمهای احتراق صنعتی، احتراق از نوع آشفته پخشی (دیفیوژن) بوده و شدت آشفتگی اثر قابل توجهی بر میزان اختلاط سوخت و هوا، پیشرفت جبهه شعله و غلظت محصولات احتراق دارد. از مشخصه های مهم شعله های پخشی سوخت مایع، درخشندگی شعله و بالا بودن سهم انتقال حرارت تابشی می باشد. از طرفی با جایگزینی سوخت های گازی به جای سوخت های مایع مساله کاهش درخشندگی شعله و انتقال حرارت تابشی در کوره ها مطرح شده که تولید کنندگان صنعتی را دچار مشکلات زیادی نموده است. یکی از عوامل موثر بر درخشندگی و تابش شعله، تشکیل و احتراق ذرات جامد دوده می-باشد که بیشتر در مناطق پر سوخت و دما بالای محفظه های احتـــراق تولید می گردد. با توجه به اثر مطلوب حضور ذرات دوده در داخل شعله در بالا بردن انتقال حرارت تابشی و از طرفی اثر نامطلوب آلاینده گی آنها، محققین بدنبال روش هایی می باشند که ضمن افزایش ذرات جامد دوده در داخل شعله، با احتراق کامل آنها از انتشار آن به محیط زیست جلوگیری نمایند. از جمله این روش ها می توان به پیش گرمایش هوا، استفاده از میدان الکتریکی و تزریق ذرات جامد زغال سـنگ اشاره نمود. به همین جهت در این پژوهــش اثـر پیش گرمایش سوخت گاز ورودی تا دماهای بالا در کوره یک بویلر 120 کیلوواتی به روش آزمایشگاهی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته و اثر آن بر نرخ تابش، توزیع دما و میزان انتشار آلاینده nox بررسی شده است. برای بررسی تغییرات درخشندگی و تابش شعله، از یک دستگاه پیرانومتر با سنسور فتوولتائیک با ولتاژ خروجی صفر تا 3v dc و محدوده اندازه گیری شار تابشی صفر تا w/m21000 استفاده شده است. همچنین دما و غلظت گازهای خروجی از کوره با استفاده از دستگاه آنالیزور گاز testo 350 xl اندازه گیری شده است. مدل مشهور احتراق آرنیوس که پارامترهای مهمی از جمله انرژی فعالسازی، دما و فرکانس برخورد بین مولکولها را در محاسبه سرعت پیشرفت واکنش ها در نظر می گیرد تاکنون برای جریان های احتراقی آرام استفاده شده که در این پژوهش سعی شده است با وارد نمودن اثر پارامترهای آشفتگی، این مدل برای جریان های آشفته نیز توسعه یابد. شبیه سازی تشکیل آلاینده دوده با استفاده از مدل دو مرحله ای تسنر و نیز مدل ماس و بروکس که محاسبه دوده را بر اساس غلظت استیلن محاسبه می نماید، انجام شده است. همچنین با توجه به وسعت استفاده از مدل تسنر در محاسبات دوده در جریانهای آرام و آشفته، اثر آشفتگی جریان بر نرخ هسته زایی و تشکیل دوده در این مدل وارد شده و این مدل برای جریانهای آشفته اصلاح گردیده است. از آنجا که یکی از کاربردهای مهم مدل های تشکیل دوده مدلسازی فرآیند تولید دوده صنعتی است و از طرفی تولید دوده صنعتی از روغنها و گازهای زائد پالایشگاهها که حاوی ترکیبات گوگردی زیادی می باشند، از اهمیت صنعتی زیادی برخوردار است، در این پژوهش نقش ترکیبات گوگردی در تولید دوده صنعتی نیز مورد مطالعه عددی قرار گرفته است.