مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثر تغییر پارامترهای عملکردی بر رفتار شعله و توزیع دما و آنالیز اگزرژی مشعل های کم پیچش پیش آمیخته

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه فردوسی مشهد-گروه مکانیک دانشکده فنی مهندسی
2 دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد
3 استاد گروه مهندسی مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
مشعل کم پیچش روشی موثر را برای افزایش پایداری در احتراق پیش آمیخته رقیق ارائه می دهد. نقش عدد پیچش به عنوان اصلی ترین پارامتر اثرگذار بر عملکرد این مشعل ها در مطالعات متعددی و در شرایط مختلف فشار، سرعت مخلوط، نسبت هم ارزی و مشخصات هندسی متفاوت بررسی شده است. فاصله پیچنده از سر مشعل (فاصله درنگ) یکی دیگر از پارامترهای اصلی در طراحی مشعل های کم پیچش است که تاکنون کمتر مورد توجه بوده است. در این تحقیق با طراحی و ساخت یک مشعل کم پیچش و برپایی یک بستر آزمون و اندازه گیری پارامترهای احتراقی شامل دمای شعله و محصولات احتراق در نقاط مختلف کوره، دبی، فشار و دمای سوخت و هوا و نیز آنالیز محصولات احتراق، اثر تغییر فاصله درنگ در نسبت های هم ارزی مختلف بر توزیع دما و رژیم شعله مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد افزایش فاصله درنگ موجب افزایش میزان برخاستگی شعله و افزایش بازه عملکرد پایدار آن می گردد. همچنین با استفاده از تحلیل اگزرژی عملکرد این مشعل ها مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج نشان می دهد احتراق پیش آمیخته کم پیچش علی رغم کارکرد در شرایط رقیق، در حدود 17 درصد بازگشت ناپذیری کمتری نسبت به احتراق دیفیوژن داشته و از دیدگاه قانون دوم ترمودینامیک عملکرد مطلوبی دارد. همچنین انتقال حرارت به بدنه محفظه احتراق در حالت شعله برخاسته نسبت به شعله چسبیده حدود 14 درصد بیشتر است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of the effects of performance parameters on the flame behavior and temperature distribution and exergy analysis of low swirl premixed burners

نویسندگان English

Mohsen Ghazikhani 1
Seyyed Iman Pishbin 2
Mohammad Reza Modarres Razavi 3
چکیده English

Low swirl burners present an effective approach to increase stability in lean premixed combustion. Effects of swirl number as a key parameter in the performance of these burners have been investigated in several studies with different conditions of pressure, bulk velocity equivalence ratio and geometrical specifications. Swirler distance from the exit, called recess length is another key parameter, which affects the performance of the burner and there are a few studies about its effects on the performance of the burner. In this study by design and fabrication of a low swirl burner and setup a rig test, several combustion parameters include flame temperature; flow rate, pressure and temperature of the air and fuel, and analysis of combustion products have been measured. And the effects of recess length and equivalence ratio variations on the performance of the low swirl burner have been studied. In addition, the exergy analysis has been done in order to investigate the performance of these burners. Results reveal that increasing recess length would result in wider range of lifted flame for different equivalence ratios. In addition, results also show that although low swirl combustion is working on lean condition, it has about 17 percent lower irreversibility ratio in comparison with diffusion flame from second law of thermodynamic point of view. Besides, the heat transfer ratio has been increased about 14 percent in the lifted flame in comparison with the attached flame.

کلیدواژه‌ها English

Temperature distribution
Exergy analysis
Recess length
Swirler