تحلیل پارامتریک میدان دما مشعل متقاطع گاز سنتز با روش اینترفرومتری ماخ-زندر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دماوند، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه دما و ساختار شعله گاز سنتز دو مشعل شیاری متقاطع به‌صورت تجربی با روش اینترفرومتری ماخ-زندر بررسی شده است. هدف اصلی بررسی پارامترهای کلیدی شامل عدد رینولدز جریان هوا و سوخت ورودی و نسبت هم‌ارزی آن‌ها بر روی احتراق بوده است. در ابتدا نتایج تجربی توزیع دما در شعله با نتایج استخراج‌شده از ترموکوپل باهم مقایسه شده‌اند و ماکزیمم و مینیمم خطا به ترتیب 8% و 3% مشاهده شده است. کانتور و توزیع دما در مقاطع مختلف استخراج و مورد تحلیل قرار گرفته اند.  نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهند اگرچه عدد رینولدز تأثیری بر بیشینه دما ندارد، اما تأثیر بسیار زیادی بر روی ساختار شعله دارد. بدین‌صورت که افزایش عدد رینولدز باعث بالا رفتن ناحیه واکنش در خط تقارن، افزایش تعداد خطوط فرینج و گسترش ناحیه گرم‌شده می‌گردد. تغییرات نسبت هم‌ارزی مستقیماً ساختار شعله را تحت تأثیر قرار می‌دهد، بدین‌صورت که با افزایش آن محل شکل‌گیری شعله به پایین‌دست انتقال پیدا می‌کند و پایداری شعله کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Parametric Study of Temperature Field of Impinging Burner of Synthetic Gas by Interferometry Mach-Zehnder Method

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Kiani 1
  • Javad Vashahri 1
  • Kazem Esmailpour 2
1 Mechanical Engineering, Tehran University, Tehran, Iran
2 Head of Graduate Office, Assistant Professor, Mechanical engineering, Islamic Azad university, Damavand
چکیده [English]

In this study temperature and flame structure of synthetic gas of two impinging slot burner were investigated experimentally by the Mach-Zehnder interferometry method. The main objective of the study was to examine the key parameters including Reynolds number of jet flow and input fuel and their equivalence ratio on combustion. For the first step, the experimental results of temperature distribution were compared to measured data by thermocouples and maximum and minimum error of 8% and 3% were observed. Temperature Contour and temperature distribution in different sections have been extracted and analyzed. The results show that although the Reynolds number does not affect on the maximum temperature, it has a great influence on the flame structure. Thus, increasing the number of Reynolds increases the region of reaction in the line of symmetry, increases the number of Fringe lines and extends the heated region. Changes in the equivalence ratio directly affect the structure of the flame, thus an increase of this parameter shift the flame zone to downstream and flame stability decreases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Impinging Slot Burners
  • Flame Structure
  • Mach-Zehnder Method
  • Combustion of Synthetic Gas

مراجع

[1] L. Dong, C. Cheung, C. Leung, "Heat transfer from an impinging premixed butane/air slot flame jet", International journal of heat and mass transfer, 45.5 (2002): 979-992.
[2 ]M. C. Drake, R. J. Blint, "Structure of laminar opposed-flow diffusion flames with CO/H2/N2 fuel", Combustion science and technology, 61.4 (1988): 187-224.
[3] P. Disimile, E. Savory, N. Toy," Mixing characteristics of twin impinging circular jets", Journal of Propulsion and Power, 11.6 (1995): 1118-1124.
[4] A. Su, M. Wen, C. Lai, "A study on impinging flames with pulsation enhancement", Experimental heat transfer, 17.4 (2004): 281-297.
[5] J.-W. Chen, C.-P. Chiu, S.-H. Mo, J.-T. Yang, "Combustion characteristics of premixed propane flame with added H 2 and CO on a V-shaped impinging burner", international journal of hydrogen energy, 40.2 (2015): 1244-1255.
[6] M. Kiani, P. Amiri, K. Esmailpour, "Investigation of Temperature Field and Laminar Flame Structure of Inclined Impinging Jets by Interferometry Mach-Zehnder Experimental Method", international journal of hydrogen energy, 17.6 (2017): 233-240.
[7] R. D. Flack, "Mach-Zehnder interferometer errors resulting from test section misalignment", Applied Optics, 17.7 (1978): 985-987.
[8] J. Qi, W. Wong, C. Leung, D. Yuen, "Temperature field measurement of a premixed butane/air slot laminar flame jet with Mach–Zehnder Interferometry", Applied Thermal Engineering, 28.14 (2008): 1806-1812.
[9] X. Qin, X. Xiao, I. K. Puri, S. K. Aggarwal, "Effect of varying composition on temperature reconstructions obtained from refractive index measurements in flames", Combustion and Flame, 128.1 (2002): 121-132.
[10] D. Lysenko, I. S. Ertesvåg, K. E. Rian, B. Lilleberg, D. Christ, "Numerical simulation of turbulent flames using the Eddy Dissipation Concept with detailed chemistry", Seventh National Conference on Computational mechanics, Trondheim, 2013.
[11] Parham, K., Esmaeilzadeh, E., Atikol, U. and Aldabbagh, L.B.Y., "A numerical study of turbulent opposed impinging jets issuing from triangular nozzles with different geometries", Heat and Mass Transfer, 47.4 (2011): 427–437.
[12] Sharif, M.A.R. and Mothe, K.K., "Parametric study of turbulent slot-jet impingement heat transfer form concave cylindrical surfaces", International Journal of Thermal Science, 49.2 (2009): 428–442.
[13] I. S. Ertesvåg, B. F. Magnussen, "The eddy dissipation turbulence energy cascade model", Combustion science and technology, 159.1 (2000): 213-235.
[14] B. F. Magnussen, "Modeling of NOx and soot formation by the Eddy Dissipation Concept", International Flame Research Foundation, Amesterdam 1989.
[15] C.-C. Chen, K.-C. Chang, S.-M. Tieng, "Effect of composition change on temperature measurements in a premixed flame by holographic interferometry", Optical Engineering, 31.2 (1992): 353-362.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 51، شماره 4
مهر و آبان 1398
صفحه 51-60

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار