Three-dimensional Simulation of Wet Combustion of Hydrogen-methane Mixture in the Annular Combustion Chamber of a Microturbine
سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 48
فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_JAFM-18-6_003
تاریخ نمایه سازی: 18 فروردین 1404
چکیده مقاله:
This study presents a three-dimensional simulation of wet combustion in the annular combustion chamber of a C۳۰ microturbine using a hydrogen-methane fuel mixture. The research aims to minimize exhaust emissions, including nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO), and reduce fuel consumption. A partially premixed combustion model has been utilized to accurately simulate the combustion process within the chamber. The impact of steam addition (wet combustion) is also analyzed. The simulation employs the k-ε Realizable turbulence model and probability density function (PDF) for chemical reactions. The fuel mixture is adjusted by adding hydrogen in increments of ۱۰%, resulting in a final composition of ۴۰% hydrogen and ۶۰% methane. With hydrogen’s high heating value, the chamber temperature reaches ۲۳۷۶ K, significantly increasing NOx and CO emissions. To control the temperature and maintain turbine operating conditions, the fuel mass flow rate is reduced by ۳۵%, ensuring a consistent turbine inlet temperature. At this temperature, CO and CO۲ emissions decrease by ۱۶% and ۶۱%, respectively, while NOx emissions increase due to hydrogen’s flame characteristics. The introduction of humidity levels of ۲.۵%, ۵%, ۷.۵%, and ۱۰% in the inlet air reduces NOx emissions by ۶۸% in the case where the fuel mixture contains ۱۰% hydrogen, with this reduction occurring at ۱۰% humidity. Additionally, a ۴۸% reduction in CO emissions was observed when the fuel mixture contained ۴۰% hydrogen, and this reduction also occurred at ۱۰% humidity. Wet combustion also enhances temperature uniformity in the chamber. These findings highlight the potential of hydrogen-methane mixtures with wet combustion to enable low-emission, efficient microturbines, supporting sustainable energy goals.
کلیدواژه ها:
نویسندگان
A. Sohrabi
Faculty of New Technologies and Aerospace Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran,۱۹۸۳۹۶۹۴۱۱, Iran
S. M. Mirsajedi
Faculty of New Technologies and Aerospace Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran,۱۹۸۳۹۶۹۴۱۱, Iran
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :