Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
3
1
gregorian
2015
6
1
15
4
online
1
fulltext
fa
بررسی پارامترهای هندسی مشعل های مخلوط سر نازل از دیدگاه اگزرژی با استفاده تکنیک تاگوچی
Investigating the geometrical parameters of nozzle-mix burners form the combustion exergy points of view using Taguchi method
شاخهای کردن نازلها، زاویه پاشش سوخت با مسیر محوری هوا و قطر نازل میتوانند در اختلاط و عملکرد احتراقی مشعلهای مخلوط سرنازل موثر باشند. در این تحقیق، ترکیب شبیهسازی عددی و روش تاگوچی به عنوان یک ابزار تحقیقاتی موثر برای بررسی تاثیر ترکیبی این پارامترها بر نرخ بازگشتناپذیری احتراق مشعلهای مخلوط سرنازل مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا فرایند احتراق در یک مشعل مخلوط سرنازل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیهسازی گردید. مجموعه معادلات حاکم شامل پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی به همراه واکنشهای شیمیایی احتراق توسط نرم افزار فلوئنت حل شده است. جهت شبیهسازی جریان مغشوش از مدل k-ε استاندارد و تقابل واکنشهای شیمیایی و آشفتگی از مدل EDC استفاده شده است. سپس مدل توسعهیافته مذکور در شرایط آزمایشی بررسی و اعتبارسنجی گردید. در مرحله بعد، با کمک نرم‏افزار مینی‏تب، تحلیل تاگوچی جهت بررسی اثر هر یک از پارامترها، اهمیت آن‏ها در نرخ‏بازگشت‏ناپذیری و تعیین مقادیر بهینه آنها صورت پذیرفت. در تحلیل تاگوچی، از یک آرایه متعامد L9(33) با هدف کمینه‏سازی نرخ بازگشت‏ناپذیری استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که زاویه پاشش سوخت، تعداد شاخه ها و قطر نازل به ترتیب بیشترین اثر را در نرخ بازگشتناپذیری دارند. همچنین طراحی سرمشعل با ویژگیهای چهار شاخه، زاویه پاشش سوخت 45 درجه با جریان محوری هوا و قطر نازل چهار میلیمتر برای محفظه احتراق مورد نظر از دیدگاه نرخ بازگشتناپذیری بهینه میباشد. نرخ بازگشت نا‏پذیری متناظر با این حالت بهینه 88/45 درصد است.
Nozzles branching, fuel injection angle and nozzle diameter can affect the mixing process and combustion performance of nozzle-mix burners. In the current work, CFD approach and Taguchi method are employed to investigate the effects of these parameters on the irreversibility of combustion process. Combustion in nozzle-mix burner is first simulated by use of CFD method. The governing equations, including continuity, momentum, energy and chemical reactions are solved numerically by use of FLUENT. Standard k-ε and EDC models are used for modeling turbulence and interaction between chemical reactions and turbulence, respectively. Then, the developed model is experimentally investigated and numerical method is validated. Using the Taguchi method, the effects of each parameters, their priority and optimum values are determined by use of Minitab. A L9(33) orthogonal Taguchi array is used with the analysis aim of minimizing irreversibility. Results show that injection angle, number of branches and nozzle diameter have the most influence on the combustion irreversibility, respectively. The optimum configuration of the nozzle-mix burner is determined to have a 45º injection angle, 4 branches and 4mm nozzle diameter. The corresponding irreversibly to this optimum case is 45.88%.
نرخ بازگشتناپذیری,مشعلهای مخلوط سرنازل,نازل شاخهای,روش تاگوچی
Irreversibility,nozzle-mix burner,branched nozzle,Taguchi method
221
228
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-19756-1&slc_lang=fa&sid=15
Hamideh
Sheikhani
حمیده
شیخانی
100319475328460056041
100319475328460056041
No
دانشجوی دکترای تخصصی / دانشکده پردیس، دانشگاه فردوسی مشهد
Mohsen
Ghazikhani
محسن
قاضی خانی
100319475328460056032
100319475328460056032
No
عضو هیات علمی / دانشگاه فردوسی مشهد
Hosein
Ajam
حسین
عجم
100319475328460056035
100319475328460056035
Yes
عضو هیئت علمی/ دانشگاه فردوسی مشهد