مدل ریاضی جدید برای ساختار شعلة پیش مخلوط ابر ذرات ارگانیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک, آزمایشگاه تحقیقاتی احتراق, دانشگاه علم وصنعت ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد تبدیل انرژی, دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

مدل ریاضی جدید در برگیرنده انتشار شعله از میانِ پیش مخلوطِ ذرات سوخت فرار با توزیع یکنواخت و هوا می­باشد. در مقاله حاضر، ساختار شعله به چهار ناحیه تقسیم می گردد که شامل یک ناحیه پیش گرم, یک ناحیه عریض تبخیر ذرات، یک ناحیه نازک حدی واکنش ودر آخر، ناحیه پس از واکنش می­باشد. در این مطالعه از ذرات سوخت لایکُپودیوم استفاده می­گردد و فرض بر این است که در ابتداذرات تبخیر شده وبه فرم سوختِ گازی شکل در می آیند ودر پایان اکسید می­شوند. گفتنی است که عدد دامکوهلر (1Da < ), نسبت نرخ واکنش شیمیایی به نرخ تبخیر ذرات ریز, وعدد زلدویچ (1 << Ze)، فرم بی بعد انرژی فعال سازی مخلوط واکنشگر، به عنوان پارامترهای اساسی در نظر گرفته می­شوند. با فرض عدد لوییس واحد و چشم پوشی از گرمای نهان تبخیر، برای نسبت های اکی والان و قطر متفاوت ذرات تحلیل موجود نتایجی را برای کسر جرمی ذرات ریز جامد، کسر جرمی سوخت در فاز گازی حاصل از تبخیر ذرات فراروتوزیع دمای بی بعد شده ارائه می­کند که این پیش بینی هابا دیدگاه تجربی احتراق ذرات ریز فرار موافقت دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A New Mathematical Model for Cloud Flame Structure with Premixed Organic Particles

نویسندگان [English]

  • Mehdi Bidabadi 1
  • Ali Haghiri 2
1
2
چکیده [English]

A new mathematical model is introduced to predict structure of premixed flame propagating in combustible systems, with uniformly distributed volatile fuel particles and air. In the present paper the flame structure is divided into four zones that consists of a preheat zone, an extensive particles vaporization zone, an asymptotically thin reaction zone, and finally a post flame zone. It is presumed that the fuel particles vaporize first to yield a gaseous fuel, which is subsequently oxidized. The study involves the Damkohler number , the ratio of chemical reaction rate to vaporization rate, and the Zeldovich number , the nondimensional form of activation energy, as essential parameters. Finally, with considering unity Lewis number and neglecting the latent heat of vaporization, for several equivalence ratios and several diameters of particles the analysis yields results for the mass fraction of the fine-solid particles, mass fraction of the fuel in the gaseous phase and nondimensional temperature. This prediction is in agreement with experimental observations of fine particles combustion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mathematical mode
  • Flame Structure
  • Organic particles-cloud
  • Damkohler number

مراجع

[1] Berlad, A. L.; Ross, H.; Facca, L.; Tangirala, V.; “Particle Cloud Flames in Acoustic Fields”, Combustion and Flame, vol. 82, p.p. 448-450, 1990.
[2] Eckhoff, R. K.; Dust Explosion in the Process Industries, 2nd Edition, Oxford: Butterworth, Heinemann, 1997.
[3] Han, O. S.; Yashima, M.; Matsuda, T.; “A Study of Flame Propagation Mechanisms in Lycopodium Dust clouds Based on Dust Particle’s Behavior”, Journal of Loss Prevention in the process industries, vol. 14, p.p. 153-160, 2001.
[4] Nicoli, C.; Haldenwang, P.; Suard, S.; “Analysis of Pulsating Spray Flames Propagating in Lean Two-Phase Mixtures with Unity Lewis Number”, Combustion and Flame, vol. 143, p.p. 299-312, 2005.
[5] Seshadri, K.; Berlab, A. L.; Tangirala, A.; “The Structure of Premixed Particle-Cloud Flames”, Combustion and Flame, vol. 89, p.p. 333-342, 1992.
[6] Shoshin, Y. L; Dreizin, E. L.; “Particle combustion rates for mechanically alloyed Al–Ti and aluminum powders burning in air”, Combustion and Flame, vol. 145, p.p. 714–722, 2006.
[7] Williams, F. A.; Combustion Theory, 2nd Edition, Addi-son-Wesley, Redwood City, CA, 1985.
[8] Zhao, Z.; Kim, H. O.; Yoon, S. S.; “Transient Group Combustion of the pulverized Coal Particles in Spherical Cloud”, FUEL, vol. 86, p.p. 1102-1111, 2006.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار