تحلیل ترمودینامیکی اثر نسبت هم ارزی بر مشعل پیش آمیخته با پیچش کم

در این تحقیق، یک مشعل با پیچش کم که با سوخت گاز طبیعی کار می کند به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده است. همچنین تاثیرات پارمتر مهم نسبت هم ارزی سوخت به هوا بر روی عملکرد مشعل مطالعه شده است. مشعل در دو حالت فضای باز و در محفظه احتراق مورد مطالعه قرار گرفته است. در هر کدام از محیط های ذکر شده، مشعل با چهار نسبت هم ارزی مختلف روشن شده و بر روی آن تست انجام پذیرفته است. در مجموع آزمایشات، اطلاعاتی شامل شکل شعله، مشخصات دمایی شعله و میزان آلاینده های تولیدی از احتراق بدست آمده است. در مرحله بعدی تحقیق، با توجه به اطلاعات دمایی بدست آمده از مرحله قبل اقدام به پیاده سازی تحلیل انرژی-اگزرژی بر روی مجموعه مشعل-محفظه احتراق شده است. نتایج نشان می دهند که تغییرات نسبت هم ارزی تاثیر بسزایی بر روی عملکرد مجموعه از دیدگاه انرژی و اگزرژی دارد. با توجه به سرعت جریان خروجی از مشعل که ناشی از تغییر نسبت هم ارزی است دو رژیم شکلی از شعله مشاهده می شوند که رژیم شعله چسبیده به ترتیب در نسبت های هم ارزی 88/0 و 78/0 و رژیم شعله برخاسته به ترتیب در نسبت های هم ارزی 68/0 و 61/0 رخ می دهند. میزان بازگشت ناپذیری های ترمودینامیکی در رژیم شعله چسبیده حدوداً 13 درصد بیشتر از رژیم شعله برخاسته می باشد. دلیل این امر را می توان در تاثیر تمرکز دمایی در محور محفظه احتراق در حالت شعله چسبیده دانست. به طور کلی می توان گفت که شعله پیش آمیخته با پیچش کم از نظر ترمودینامیکی رفتار بهتری نسبت به شعله های دیفیوژن که عموماً در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند از خود نشان می دهد. در این مطالعه نشان داده می شود که درصد بازگشت ناپذیری در حدود 33 درصد محاسبه شده است در حالیکه این عدد برای شعله های دیفیوژن معمولاً بالاتر از 50 درصد است. همچنین آلاینده های co و nox تولیدی از احتراق پیش آمیخته و کم پیچش در بیشترین مقادیر به ترتیب 17 و 48 ppm اندازه گیری شده است.