بررسی تاثیر فیزیکی و شیمیایی تزریق دی‌اکسیدکربن با مقادیر پیش‌گرمایش مختلف در احتراق بدون شعله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه تربیت مدرس- دانشکده مهندسی مکانیک

چکیده

هدف از مطالعه حاضر شبیه‌سازی عددی مشعل بدون شعله همراه با تزریق دی‌اکسید کربن درون جریان اکسیدکننده با استفاده از نرم افزار متن باز اپن‌فوم است. همچنین اثر مقادیر مختلف دمای پیش‌گرمایش اکسید کننده در آن مورد مطالعه قرار گرفته است. به‌منظور انجام شبیه‌سازی‌ها از مدل احتراقی PaSR، مدل توربولانسی k-ε استاندارد با ضرایب اصلاح شده و همچنین مدل تشعشعی فاز گسسته همراه با محاسبه ضرایب جذب و گسیل با استفاده از مدل WSGGM با ضرایب گاز غیرخاکستری استفاده شده است. نتایج بدست آمده از مطالعه حاضر نشان دهنده آن است که اثرات فیزیکی ناشی از تزریق دی‌اکسید کربن منجر به کاهش میزان آزادسازی حرارت و میزان کربن مونوکسید تولید شده می‌‌گردد در حالی که اثرات شیمیایی این تزریق منجر به افزایش قابل توجهی در این مقادیر می‌شود. افزایش میزان کسر جرمی تزریق از 0.25 به 0.75 منجر به تغییر بیشینه کسر جرمی مونوکسید کربن تولید شده از 0.05 به 0.072 می‌شود. همچنین با افزایش دمای اکسیدکننده بر تاثیر شیمیایی تزریق بر روی ساختار شعله و انتشار آلاینده مونوکسید کربن افزوده می‌شود. همچنین تاثیر شیمیایی تزریق CO2 بر روی تولید آلاینده ناکس به صورتی است که با افزایش دما منجر به افزایش میزان ناکس منتشر شده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Chemical and Physical Effects of Carbon Dioxide Injection with Different Preheating Temperature in Flameless Combustion

نویسندگان [English]

  • Esmaeil Ebrahimi Fordoei 1
  • Kiumars Mazaheri 2
1 PHD Student in Tarbiat Modares University
2 Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

The purpose of the present study is numerical simulation of flameless burner with carbon dioxide injection into the oxidizer stream using open-source openFoam software. Also, the effect of different amounts of oxidizer preheating temperature has been studied. In order to perform simulations from the PaSR combustion model, the standard k-ε turbulence model with modified coefficients and discrete phase radiation model with calculation of adsorption and emission coefficients using WSGGM model with non-gray gas coefficients have been used. The results of the present study indicate that the physical effects of carbon dioxide degradation will reduce the amount of heat release and the amount of carbon monoxide produced, while the chemical effects of this injection result in a significant increase in these amounts. Increasing the mass fraction of injection from 0.25 to 0.75 leads to a change in the maximum mass fraction of carbon monoxide produced from 0.05 to 0.072. Also, the chemical effect of the injection changes the flame structure and increased carbon monoxide emissions by increasing the preheating temperature. The chemical effect of CO2 injection on the production of NOx pollutants is such that, with increasing temperature, the amount of NOx emission is increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flameless Combustion
  • Physical and Chemical Effect
  • Carbon Dioxide Injection
  • Flame Structure
  • Pollution Distribution