طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی دستگاه آتش زنه گاز دینامیکی بر مبنای اصول کاری لوله هارتمن اسپرنجر

در این پژوهش به طراحی و ساخت آتش زنه گازدینامیکی، بر مبنای اصول عملکردی لوله هارتمن اسپرنجرپرداخته شده است. برای حصول شناخت بهتر در خصوص عملکرد دستگاه، یک نمونه آزمایشگاهی از آن به عنوان منبع تولید حرارت ساخته شد.در آزمایشات انجام گرفته به کمک این دستگاه پارامترهای موثر بر عملکرد حرارتی لوله هارتمن اسپرنجر از قبیل عمق لوله، قطر لوله، قطر نازل، عمق لوله، شکل لوله، فاصله دهانه لوله از نازل، جنس لوله و فشار نازل مورد بررسی واقع گردید و مقدار بهینه آنها برای طراحی نهایی آتش زنه گاز دینامیکی محاسبه شد. نتایج حاصل از آزمایشها نشان داد شکل لوله مخروطی بیشترین تاثیر در افزایش دما را دارد، با افزایش طول و قطر لوله دما ابتدا افزایش و سپس کاهش می¬یابد که مقدار بهینه این پارامتر¬ها وابسته به سایر پارامترهای طراحی می¬باشد. نشان داده شد موادی با ضریب انتقال حرارت پایین¬تر باعث افزایش دمای بیشتری در طول لوله هارتمن اسپرنجر می¬گردد، همچنین نشان داده شد که استفاده از نازل همگرا و عدم استفاده از رزوناتور در فشارهای بالاباعث بهبود عملکرد دستگاه می-گردد. مطابق با این آزمایش¬ها حداکثر دمای 780 درجه سانتیگراد، در لوله¬ای از جنس ptfe، با شکل مخروطی و در فشاری تقریبا برابر با 10 اتمسفر با استفاده از نازل همگرا به دست آمد. سیال مورد استفاده در این آزمایشها هوای مرطوب بوده که رطوبت تاثیر منفی در عملکرد این دستگاه دارد. سپس به شبیه¬سازی نمونه دوبعدی دستگاه با استفاده از نرم¬افزارهای فلوئنت و گمبیت پرداخته شد.جریان داخل دستگاه به صورت جریان تراکم پذیر ناپایا در نظر گرفته شد و پارامتر-هایی از قبیل دما در طول لوله ،تغییرات عدد ماخ و فشار شبیه سازی شد. تغییرات دما در طول لوله مخروطی از جنس استیل در فشار 8 اتمسفر با تغییرات دما در حالت تجربی مقایسه شد که درصد خطای نسبی حل در حدود 9.6% به دست آمد که علت آن می¬تواند ناشی از عدم آب¬بندی مناسب لوله حین اندازه¬گیری دما ورطوبت سیال آزمایشگاهی باشد.