مطالعه آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی اثر افزودنیهای جامد و مایع زغال سنگ آنتراسیت و نفت سفید بر زردسوزی، انتقال حرارت تابشی و تولید آلاینده ها در شعله های دیفیوژن گاز طبیعی

از مشخصه¬های مهم شعله¬¬ سوخت¬های فسیلی مایع و جامد نظیر گازوئیل و زغال سنگ درخشندگی شعله (زرد سوزی) و بالا بودن نرخ انتقال حرارت در مقایسه با شعله آبی رنگ (غیر درخشان) گاز طبیعی است؛ به طوریکه استفاده از گاز طبیعی به جای سوخت¬های فسیلی مایع و جامد در کشور باعث کاهش راندمان حرارتی شده و این موضوع تولیدکنندگان صنعتی را با مشکلات زیادی مواجه نموده است. در دماهای شعله معمول انتقال حرارت تابشی یکی از مکانیزم¬های اصلی انتقال حرارت بوده و بیشتر تابش در نزدیکی ناحیه فرو سرخ است. دی¬اکسیدکربن و بخار آب مهم¬ترین گازهای جاذب و تشعشع کننده در محصولات احتراق می¬باشند؛ اما این گازها دارای باند تابشی بسیار ضعیفی در ناحیه فرو سرخ هستند. این در حالی است که ذرات دوده در محدوده فرو سرخ و مرئی تابش می¬کنند و حضور آنها در شعله ضمن تولید شعله¬ای درخشان و زرد رنگ باعث بهبود انتقال حرارت تابشی شعله خواهد شد. بنابراین بسیاری از محققین و صنعتگران به دنبال روش¬هایی هستند که ضمن افزایش ذرات دوده در شعله و افزایش درخشندگی آن، در عین حال مانع انتشار دوده به عنوان یک آلاینده گردند. در این رساله اثر تزریق افزودنی¬های جامد و مایع زغال سنگ آنتراسیت و نفت سفید بر زرد سوزی، انتقال حرارت تابشی و تولید آلاینده¬ها در شعله¬های دیفیوژن گاز طبیعی به صورت آزمایشگاهی و شبیه¬سازی عددی مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. پارامترهای دما، شکل شعله، طیف سنجی شعله، درخشندگی و تابش حرارتی، ضریب صدور تابش، تولید آلاینده¬ها و راندمان حرارتی شعله به وسیله ترکیبی از تجهیزات آزمایشگاهی و تکنیک شبیه¬سازی عددی تعیین و مورد بحث و بررسی قرار گرفته¬اند. تابش حرارتی به وسیله ترموپیل و تابش درخشانی به وسیله یک سلول فوتوولتائیک (خورشیدی) اندازه¬گیری شده است. طیف سنجی شعله نیز با استفاده از یک فیلتر مادون قرمز انجام شده است. این فیلتر با استفاده از دستگاه¬های طیف سنجی spectrophotometer uv-visible و bomem ftir آزمایش و منحنی عبور طیفی آن تعیین شده است. نتایج به دست آمده نشان می¬دهد که تزریق ذرات پودر زغال سنگ آنتراسیت و قطرات نفت سفید به درون شعله گاز طبیعی ضمن تبدیل شعله غیر درخشان گاز طبیعی به شعله درخشان، باعث بهبود ضریب صدور تابش شعله در محدوده طول موج های فروسرخ شده و افزایش قابل توجه انتقال حرارت تابشی شعله به میزان %43 و %52 را به دنبال دارد. این در حالی است که به دلیل پایین بودن نرخ جرمی تزریق، تغییرات دمای شعله ناچیز و حداکثر 47 و c? 95 بوده و آلاینده¬های منوکسیدکربن و اکسید نیتروژن نیز از محدوده مجاز خود تجاوز نخواهند کرد. همچنین راندمان حرارتی شعله در حالت با تزریق ذرات پودر زغال سنگ و قطرات نفت سفید به درون شعله در مقایسه با حالت بدون تزریق به ترتیب %21 و %34 افزایش پیدا می¬کند که نشان دهنده تاثیر بیشتر تزریق قطرات نفت سفید بر انتقال حرارت تابشی شعله در مقایسه با تزریق ذرات پودر زغال سنگ است.