مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدلسازی تبخیر قطره بیودیزل؛ تاثیر شرایط کاری و ترکیب سوخت

نویسندگان
1 دانشگاه علم و صنعتی ایران
2 دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
در این مقاله تبخیر قطره بیودیزل تحت شرایط کاری مختلف به صورت عددی مطالعه شده است. مدلی رایج برای تبخیر قطره سوختهای چندجزئی استفاده گردیده است. در این مدل معادلات شبه پایای فاز گاز به شکل تحلیلی و معادلات انرژی و انتقال گونه های شیمیایی فاز مایع به صورت عددی حل شده اند. زیر مدلها برای در نظر گرفتن اثر فشارهای زیاد اصلاح شده است. معادله حالت گاز واقعی پنگ-رابینسون به کار گرفته شده و تعادل فاز با به کارگیری مفهوم فوگاسیتی محاسبه شده است. همچنین اثر فشار بر خواص ترموفیزیکی و انتقالی فاز گاز در نظر گرفته شده است. پنج بیودیزل متداول که ترکیبهای متفاوتی از متیل استرها میباشند، بررسی شده اند. مشاهده شده است که تغییر در ترکیب بیودیزل تفاوت زیادی در عمر قطره ایجاد نمیکند و بیشترین تفاوت نزدیک به 20% میباشد. افزایش دمای محیط به کاهش عمر قطره و شدیدتر شدن گرادیان دمای درون قطره منجر میگردد. تاثیر فشار محیط بر تبخیر قطره در دماهای مختلف متفاوت میباشد. در دماهای کم، افزایش فشار به افزایش عمر قطره می-انجامد. در حالی که در دماهای زیاد، افزایش فشار ابتدا باعث بیشتر شدن عمر قطره و سپس کاهش آن میگردد. افزایش سرعت اولیه پاشش قطره نیز عمر قطره را کاهش می دهد. نتایج نشان می دهند که در فشارهای زیاد، دمای قطره به دمای بحرانی نزدیک شده و دقت مدل با تقریب فاز گاز شبه پایا کاهش مییابد. شعاع تاثیر بخار سوخت بر محیط با افزایش دما بزرگتر و با افزایش فشار کوچکتر میگردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Modeling of biodiesel droplet evaporation: effects of operating conditions and fuel composition

نویسندگان English

Rasoul Shahsavan Markadeh 1
Hojat Ghassemi 2
1 Iran University of Science and Technology
2 Iran University of Science and Technology
چکیده English

In this study evaporation of biodiesel droplet under different operating conditions is investigated. The model is a common droplet vaporization model for multicomponent fuels. In this model, gas phase quasi-steady equations are solved analytically and energy and species transport equation in liquid phase are solved numerically. The sub-models are modified to consider high pressure effects. Peng-Robinson equation of state is used for gas phase and phase equilibrium is determined using fugacity. Effects of pressure on the thermophysical and transport properties of gas phase are considered. Five biodiesel with different composition are studied. These biodiesel have different composition of methyl esters. Biodiesel composition has little effects on droplet lifetime and maximum difference is about 20%. It is observed that increasing ambient temperature leads to decrease in droplet lifetime and increases temperature gradient inside droplet. Ambient pressure has different effects on droplet vaporization behavior at different ambient temperature. At lower temperature environment, increasing of pressure increases the droplet lifetime while at higher temperatures droplet lifetime first increases and then decreases with pressure. Increasing initial velocity of droplet reduces the droplet lifetime. Results show that at high pressures, droplet temperature reach to values near to critical temperature and accuracy of quasi-steady approximation decreases. Radius of vapor influenced sphere increases with temperature and decreases with pressure.

کلیدواژه‌ها English

Modeling
Evapoartion
Droplet
biodiesel
High pressure