بررسی تاثیر پارامترهای بدون بعد بر احتراق مخلوط سوخت بدون کربن آمونیاک/متان درون محیط متخلخل

مطالعه حاضر به بررسی احتراق پیش آمیخته آمونیاک / متان در محیط متخلخل و تاثیر پارامترهای مختلف بر ویژگی های احتراق و تولید آلاینده ها می پردازد. استفاده از آمونیاک به عنوان یک سوخت بدون کربن در ترکیب با متان، چالش هایی نظیر کاهش کیفیت احتراق، پایداری شعله و افزایش تولید اکسیدهای نیتروژن (NOx) را به همراه دارد. به منظور رفع این مشکلات، استفاده از محیط متخلخل در محفظه احتراق می تواند به بهبود شرایط احتراق و کاهش تولید آلاینده ها کمک کند. برای بررسی این ایده در این تحقیق، تاثیر پارامترهای مختلف نظیر تخلخل محیط متخلخل (۰.۵. تا ۱.۰)، کسر سوخت آمونیاک در مخلوط آمونیاک / متان (۰.۱ تا ۰.۹) و نسبت هم ارزی سوخت به هوا (۰.۵. تا ۱.۰) به طور عددی بررسی و نتایج حاصل با داده های تجربی مقایسه شده است. برای شبیه سازی احتراق پیش آمیخته آمونیاک / متان از یک مدل آشفتگی  با مکانیسم سینتیک شامل ۴۲ گونه و ۱۳۰ واکنش استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که تغییرات تخلخل و نسبت سوخت، تاثیرات قابل توجهی بر دمای احتراق، انتشار گازهای آلاینده و پایداری شعله دارند. با کاهش سهم متان در سوخت با افزودن آمونیاک به ترکیب سوخت، کسرجرمی تولید دی اکسید کربن در محیط بدون تخلخل از ۳۹ درصد برای متان خالص به ۲۴ درصد برای ترکیب آمونیاک/ متان کاهش می یابد که نشان گر کاهش ۳۸ درصد در کسرجرمی تولید دی اکسید کربن است. همچنین با استفاده از محیط متخلخل برای احتراق آمونیاک / متان در مقایسه با محیط بدون تخلخل کسرجرمی NOx از ۲۵۲۷ پی پی ام به ۲۳۱۹ پی پی ام کاهش می یابد که کاهش ۸/۲درصد را نشان می دهد. همچنین در محیط متخلخل این کاهش در کسرجرمی تولید دی اکسید کربن برابر با ۳۳ درصد است. این نتایج اهمیت بهینه سازی هم زمان تخلخل، نسبت سوخت و نسبت هم ارزی در سیستم های احتراقی را برای کاهش آلاینده ها و افزایش کارایی فرایندهای احتراقی نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

احتراق محیط متخلخل ، آمونیاک ، متان ، اکسیدهای نیتروژن ، دی اکسیدکربن