مطالعه تجربی پایدارسازی شعله پیش‌آمیخته با محیط متخلخل اکسید آلومینیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

در این تحقیق پایدارسازی شعله پیش آمیخته به کمک محیط متخلخل، به صورت تجربی بررسی شده است. بدین منظورابتدا سرعت شعله، نسبت هم ارزی و توان حرارتی در مرز پایداری شعله معمولی بررسی شده و سپس پایدارسازی شعله پیش آمیخته با محیط متخلخل مطالعه شده است. در شعله پایدار شده از محیط متخلخل سرامیکی اکسید آلومنیوم با چگالی های حفره 10 ، 20 و 30 حفره در اینچ و در فواصل 5 و 8 سانتی متری از مشعل استفاده شده است .با توجه به نتایج، مشاهده شد که مرز پایداری در شعله پایدار شده مستقل از چگالی حفره بوده و در تمامی شرایط بررسی شده در نسبت هم ارزی تقریبی 55 / 0 رخ می دهد. هم چنین افزایش فاصله محیط متخلخل از مشعل سبب ایجاد مرز پایداری در نسبت های هم ارزیِ بیشتری می شود. مقدار آلاینده های تولیدی به فاصله و جنس محیط متخلخل بستگی دارد، به طوری که استفاده از محیط متخلخل نسبت به شعله معمولی مقدار آلاینده NOx را کاهش و مقدار آلاینده CO را افزایش می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Premixed Flames Stabilization with Al2O3 Porous Media

نویسندگان [English]

  • S. A. Hashemi
  • H. Kolak
  • A. Aghaei
Mechanical Engineering Department, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده [English]

In the present research, stabilization of premixed flames with porous media is studied experimentally. First, for comparison, the effects of flame speed, equivalence ratio, and thermal power on the stability limit of a premixed free flame are investigated. Furthermore, the stabilization of the premixed flame with Al2O3 porous media is studied. Porous aluminum oxide ceramics with pore densities of 10, 20 and 30 ppm are used in the burner. Experiments are performed for 5 and 8 cm distances between the porous medium and the mixture outlet. The results show that the flame stability limit is independent of pore density and the flame is formed in the porous medium at all conditions at
an equivalence ratio of about 0.55. Moreover the increase of porous medium distance from the burner causes the stability boundary in higher equivalence ratios. The amount of pollutants depend on distance and type of the porous medium. It is observed that the use of porous medium reduces NOX and increases CO in comparison with the free flame burner.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combustion
  • Flame stability
  • Premixed flame
  • Porous medium

مراجع

[1] S. Mossbauer, O. Pickenacker, K. Pickenacker, D. Trimis, Application of the porous burner technology in energyand heat-engineering, Clean Air, 3(2) (2002) 185-198.
[2] F.C. Christo, A parametric analysis of a coupled chemistry-radiation model in porous media, DEFENCE SCIENCE AND TECHNOLOGY ORGANISATION MELBOURNE (AUSTRALIA), 2000.
[3] G.D. Soete, Stability and propagation of combustion wave in porous media, in: The Eleventh Symposium on Combustion, 1966, pp. 959-966.
[4] Y. Kotani, T. Takeno, An experimental study on stability and combustion characteristics of an excess enthalpy flame, in: Symposium (International) on Combustion,Elsevier, 1982, pp. 1503-1509.
[5] S. Sathe, M. Kulkarni, R. Peck, T. Tong, An experimental and theoretical study of porous radiant burner performance, in: Symposium (International) on Combustion, Elsevier, 1991, pp. 1011-1018.
[6] C. Chaffin, M. Koenig, M. Koeroghlian, R.D. Matthews, M. Hall, I. Lim, S. Nichols, Experimental investigation of premixed combustion within highly porous media, in: Proceedings of the 1991 ASME JSME thermal engineering joint conference, 1991.
[7] G. Brenner, K. Pickenäcker, O. Pickenäcker, D. Trimis, K. Wawrzinek, T. Weber, Numerical and experimental investigation of matrix-stabilized methane/air combustion in porous inert media, Combustion and flame, 123(1)(2000) 201-213.
[8] B.J. VOGEL, J.L. ELLZEY, Subadiabatic and superadiabatic performance of a two-section porous burner, Combustion science and technology, 177(7)(2005) 1323-1338.
[9] D. Diamantis, E. Mastorakos, D. Goussis, Simulations of premixed combustion in porous media, Combustion Theory and Modelling, 6(3) (2002) 383-411.
[10] S.A.M. Hashemi, H. Atoof, Experimental Study of the effect of thickness and porosity on porous metal radiant burner, Fuel and combustion, 2 (2009) 11-23.
[11] S.A.M. Hashemi, H. Atoof, An experimental study of stability in porous media sic, Fuel and combustion, 2(2011) 11–23.
[12] S.A.M. Hashemi, J. Amani, H. Atoof, Experimental studyof the stability of the flame in porous sic, Amirkabir mechanical engineering, 43 (2011) 59–70.
[13] S.A.M. Hashemi, M. Nikfar, M. Khosravialhosseini, Numerical and experimental study of combined porous burner flame free and comparison with porous burners, Fuel and combustion, 5 (2012) 77–91.
[14] S.A.M. Hashemi, M. Nikfar, Experimental study of the stability of the flame in the intermetallic porous ceramic, Journal Energy And Engineering Managment, 3 (2013)42–51
[15] S.A.M. Hashemi, M. Nikfar, R. Motaghedifar, Experimental study ofoperating range and radiation effciency of a metal porous burner, Thermal science, 19(2015) 11-20.
[16] S.A. Hashemi, E. Noori, A. Aghaei, Experimental study of a non-premixed turbulent flame stabilization with a porous medium, Modares Mechanical Engineering, 15(2015) 341-349.
[17] D. Feikema, R.-H. Chen, J.F. Driscoll, Blowout of nonpremixed flames: maximum coaxial air velocities achievable, with and without swirl, Combustion and Flame, 86(4) (1991) 347-358.
[18] S.R. Turns, An Introduction To Combustion: Concepts and Applications, McGraw-Hill, (2000) 505-506.
[19] A. Bonhomme, T. Boushaki, L. Selle, B. Ferret, T.poinsot, Institut de Mecanique des Fluides de Toulouse,(201).
[20] P. Holman, measurement methods in engineering, translation M. Maleki, Pub Jihad University of Technology, Isfahan, (1990).
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 3
آبان 1396
صفحه 625-634

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار