شبیه سازی عددی اثر پیش گرمایش سوخت و ایجاد احتراق ناقص در افزایش راندمان شعله تشعشعی گاز طبیعی و کاهش آلاینده NO

نرخ پایین انتقال حرارت تابشی در احتراق سوخت گاز طبیعی، سبب کاهش شدید راندمان حرارتی در بویلرها و کوره ها شده است. در این مقاله اثر توأمان پیشگرمایش سوخت ورودی و ایجاد احتراق ناقص و سپس تزریق هوای مورد نیاز برای احتراق مورد کامل سوخت، بر روی دمای شعله، کسر جرمی دوده تولیدی، میزان افزایش انتقال حرارت تشعشعی و آلاینده NO بررسی قرار گرفته است. این اثرات به صورت عددی بررسی شده است. جهت مدل سازی از مدل احتراقی None-premixed به همراه مدل آشفتگی Standard k-ɛ استفاده شده است. همچنین با توجه به اهمیت ضریب جذب دوده بر نرخ تابش از مدل WSGGM ضریب جذب کلی محصولات احتراق محاسبه گردیده است. همچنین جهت محاسبه تابش از مدل DO و برای محاسبه کسر جرمی دوده از مدل ماس-بروکس استفاده شده است. نتایج عددی نشان می دهد که پیش گرمایش سوخت ورودی و ایجاد احتراق ناقص، میزان دوده درون محفظه احتراق را افزایش می دهد. این افزایش میزان دوده موجب افزایش شدت تابش شعله و کاهش دمای بیشینه آن تا 50 درجه سانتی گراد می شود. با توجه به وابستگی شدید تولید اکسیدهای نیتروژن به دما، این کاهش دما سبب کاهش انتشار NOx می گردد.