میثم رستمی نیا - دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم وصنعت ایرا
مهدی بیدآبادی - استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران
محمد صدیقی - استادیار دانشگاه علوم هوایی شهید ستاری

از آنجایی که از احتراق گاز متان و هوا با نسبت استکیومتریک، بیشترین دمای شعله حاصل می گردد، یکی از راه های افزایش دمای ماکزیمم شعله، استفاده از ترکیبات دیگر اکسیژن و نیتروژن به عنوان اکسیدایزر است، که در آن درصد مولی اکسیژن در اکسیدایزر به عنوان تنها عامل ایجاد احتراق بیشتر از درصد مولی اکسیژن در هوا است. در این مقاله احتراق گاز متان در یک مشعل صنعتی 200 کیلوواتی با اکسیدایزری که دارای درصدهای مختلف مولی اکسیژن در اکسیدایزر باشد، مورد بررسی قرار میگیرد. ابتدا احتراق گاز متان باهوای معمولی به صورت تجربی انجام پذیرفت و سپس نتایج آن با حالتی که همین آزمایش توسط نرم افزار فلوینت انجام گرفت، مورد مقایسه قرار رگفت. پس از مقایسه نتایج، مقادیر منتج شده از نرم افزار با درصد خطای قابل قبولی مورد تصدیق قرار گرفتند. سپس توسط همین نرم افزار، مشعل مدل شده توسط گاز متان و اکسیدایزرهایی با درصد های مختلف مولی اکسیژن در اکسیدایزر مورد تحلیل قرار عددی قرار گرفت و در پی آن میزان صرفه جویی در مصرف سوخت به دست امد. حل معادلات حاکم از روش حجم محدود و از مدل k-e استاندارد به منظور مدلسازی توربولانس استفاده شده است. با توجه به نتایج به دست آمده می توان دریافت که هرچقدر درصد مولی اکسیژن در اکسیدایزر افزایش یابد، دمای ماکزیمم شعله، دمای بخش های مختلف کوره افزایش و میزان صرفه جویی در مصرف سوخت نیز بیشتر خواهد شد. در نهایت با توجه به بالا بودن هزینه های اولیه در تولید اکسیژن، میزان بهینه غنی سازی هوای احتراق توسط اکسیژن اضافی جهت دستیابی به میزان بهینه صرفه جویی درمصرف سوخت به دست خواهد آمد.

صرفه جویی در مصرف سوخت ، افزایش نسبت مولی اکسیژن در اکسیدایزر ، کاهش آلاینده ها ، ماکزیمم دمای شعله