مطالعه عددی اثر هندسه بر عملکرد حرارتی یک مشعل متخلخل دولایه ای با سوخت بیوگاز

بیوگاز یک سوخت کم کالری است که از متان (%۷۰-۵۰) و کربن دی اکسید (%۵۰-۳۰)، با مقادیر کمیاب از سایر ذرات تشکیل شده است. احتراق سوخت های کم کالری اغلب شامل چالش های قابل توجهی در رابطه با پایداری شعله در بیشتر مشعل های معمولی است. احتراق محیط متخلخل یک روش موثر برای هدایت گرمای شعله به مخلوط ورودی است که می تواند سبب افزایش پایداری شعله شود. در بیشتر مطالعات، از بیوگاز در کار آزمایشگاهی یا شبیه سازی عددی با هندسه ساده استفاده شده است. در این مطالعه یک مشعل متخلخل دولایه ای با سوخت بیوگاز با هندسه برگرفته از یک کار آزمایشگاهی به صورت دوبعدی شبیه سازی عددی شده است و اثر هندسه مشعل که در تحقیقات قبل بررسی نشده بود، بر روی توزیع دمای جامد متخلخل و بازده تابشی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که کاهش مقدار کربن دی اکسید در ترکیب سوخت باعث افزایش دمای سطح مشعل می شود. همچنین تغییر در سطح مشترک لایه های متخلخل که به دو صورت مخروطی و کروی در دو حالت همگرا و واگرا شبیه سازی شده است، باعث تغییر در مکان تشکیل شعله، دمای بیشینه احتراق، دمای سطح مشعل و بازده تابشی مشعل می شود. بیشترین دمای احتراق و بیشترین دمای سطح مشعل برای هندسه مخروطی در حالت همگرا رخ می دهد. با افزایش ۱۰ درصد کربن دی اکسید در ترکیب سوخت بیوگاز ورودی، بازده تابشی به طور متوسط ۲۵ درصد کاهش می یابد. بازده تابشی مشعل واگرا در حالت هندسه مخروطی حدود ۳۷ درصد و در حالت هندسه کروی حدود ۲۵ درصد بیشتر از مشعل همگرا است. بیشترین بازده تابشی برای مشعل واگرا با کربن دی اکسید ۳۰ درصد می باشد

کلیدواژه ها:

Numerical Simulation ، Premixed Flame ، Porous Medium ، Biogas ، Radiation Efficiency ، شبیه سازی عددی ، شعله ی پیش آمیخته ، محیط متخلخل ، بیوگاز ، بازده تابشی