مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل عددی اثر هوادهی در تولید اکسید نیتروژن در محفظه احتراق مدل توربین گاز

نویسندگان
1 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه سمنان
2 دانشگاه سمنان
چکیده
اکسید نیتروژن از آلاینده های خطرناک محیط زیست محسوب می شود. کنترل تولید اکسید نیتروژن در فرآیند احتراق یک قید مهم در طراحی محفظه احتراق توربین های گاز مدرن می باشد. در تحقیق حاضر شبیه سازی جریان آشفته و فرآیند احتراق به صورت دو بعدی در یک محفظه احتراق مدل توربین گاز انجام شده است. از مدل آشفتگی k−ε و فرض استهلاک ادی به ترتیب برای شبیه سازی جریان آشفته و نرخ انجام واکنش احتراق استفاده شده است. همچنین برای ارتباط معادلات سرعت- فشار الگوریتم سیمپل به کار گرفته شده است. مدل سازی و محاسبه میزان تولید اکسید نیتروژن از دو مکانیزم حرارتی و انگیخته برای سه سوخت مختلف متان، پروپان و پنتان انجام شده است. همچنین تاثیر نسبت هم ارزی و هوادهی در مجرای سوخت بر میزان تولید اکسید نیروژن مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی عددی نشان می دهد که برای هر سه سوخت متان، پروپان و پنتان نسبت هم ارزی تاثیر قابل توجهی بر میزان تولید اکسید نیتروژن دارد. همچنین هوادهی به شکل محسوسی میزان متوسط تولید اکسید نیتروژن در محفظه احتراق را کاهش می دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical analysis of effects of primary aeration on NOX production in a model gas turbine combustion chamber

نویسندگان English

Mehran Rajabi Zargarabadi 1
Moosa Zaki 2
چکیده English

The nitrogen oxide emission is known as a potentially hazardous pollutant in reacting flows. To improve this process, it is of fundamental importance to take into consideration environment protection through reduction of fuel consumption in addition to increasing combustion efficiency. The control of NO emission from the combustion process is an important design criterion in modern gas turbine technology. In the present work a two-dimensional combustion simulation is developed for a model gas turbine combustion chamber. The k−ε turbulence model and the eddy dissipation concept model are applied for flow predictions and reaction rate simulation respectively. The flow field pressure linked equations are solved using the SIMPLE algorithm. In the present work, the thermal and prompt NO formations are estimated and calculated for three different methane, propane and pentane fuels. Also the effects of equivalence ratio and primary aeration on nitrogen oxide emission are considered. Results of numerical simulation show that the nitrogen oxide emission significantly affected by the equivalence ratio for all three type of fuels. Also by applying primary aeration the averaged nitrogen oxide production can be significantly reduced.

کلیدواژه‌ها English

combustion
Primary aeration
Nitrogen oxide
Thermal mechanism
Prompt mechanism