بررسی تجربی اثر نرخ آتش و نسبت هم ارزی بر عملکرد مشعل متخلخل فلزی تابشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و استادیار، دانشگاه کاشان، دانشکده مهندسی و پژوهشکده انرژی؛

2 دانشجو کارشناسی ارشد، دانشگاه کاشان، دانشکده مهندسی و پژوهشکده انرژی؛

3 کارشناس ارشد، دانشگاه کاشان، دانشکده مهندسی؛

چکیده

در مقاله حاضر عملکرد یک مشعل متخلخل تابشی از نوع فلزی به طور تجربی بررسی شده است. برای بررسی اثر نرخ آتش و نسبت هم­ارزی، آزمایش‌ها در پنج نرخ آتش متفاوت و در محدوده­ای از نسبت­های        هم­ارزی که شعله در محیط متخلخل پایدار است انجام شده است. عوامل فوق بر روی سه محیط متخلخل تشکیل شده از توری­های با شبکه ریز و درشت بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که افزایش نرخ آتش در اکثر حالت‌ها موجب بالا رفتن دمای سطح مشعل می­شود. در هر نرخ آتش، مقدار نسبت هم­ارزی که دمای سطح در آن بیشینه است مشخص شده است.  بیشترین دمای سطح در نسبت هم‌ارزی‌های کمتر از یک (1-7/0) بوده و راندمان تابشی مشعل با افزایش نرخ آتش کاهش می­یابد. راندمان تابشی بیشینه در نسبت هم ارزی مربوط به دمای بیشینه سطح بدست می‌آید. در یک نرخ آتش معین، بیشینه دما برای محیط متخلخل ترکیبی (دولایه توری ریز و یک لایه توری درشت) در نسبت هم­ارزی کمتری نسبت به دیگر محیط­های متخلخل رخ می­دهد. نتایج بدست آمده هم­خوانی خوبی با نتایج دیگر دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Effect of Firing Rate and Equivalence Ratio on Performance of a Porous Metal Radiant Burner

نویسندگان [English]

  • Seyed abdolmahdi Hashemi 1
  • Majid Nikfar 2
  • Rohollah Motaghedi Fard 3
چکیده [English]

In this paper, the performance of a metal porous radiant burner is investigated experimentally. To study the effect of firing rate and equivalence ratio, some tests have been carried out in five different firing rates and in a range of equivalence ratios which the flame is stable in the porous media. These parameters have been investigated on three porous media, which are formed from fine and coarse  meshes. The results show that the surface temperature increases with increasing firing rate. In each firing rate, the equivalence ratio corresponding to the maximum temperature is determined.  The maximum temperature occurs in equivalence ratios less than one (0.7-1) and Radiation efficiency of the burner decreases with increasing firing rate. The maximum radiation efficiency takes place in equivalence ratio corresponding to the maximum surface temperature. In a specific firing rate, the maximum temperature for the combined porous media (two layers of fine mesh and one layer of coarse mesh) occurs in an equivalence ratio less than that of the other porous media. Listen Read phonetically The obtained results are in a good agreement with the other studies. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metal porous media
  • Combustion
  • radiant burner
  • Radiant efficiency
  • firing rate
  • Equivalence ratio

مراجع

[1] Trimis, D., Durst, F., Picknacker, O. and Picknacker, K., “Porous Medium Combustor Versus Combustion Systems with Free Flames”, University Erlangen Nuremburg, Germany, 2002.
[2] Mobbauer S., Pickenacker O., Pickenacker K. and Trimis D., “Application of the Porous Burner Technology in Energy-and Heat-Engineering”, Proceeding of 5th Int. Conf. on Technologies and Combustion for a Clean Enviro.: Lisbon, pp. 519-523, 1999.
[3] Christo, F. C., “A Parametric Analysis of a Coupled Chemistry-Radiation Model in Porous Media”, DSTO – Research Report RR-0188, 2000.
[4] Howell J. R., communication via email, jhowell@mail.utexas.edu.
[5] Viskanta R, Gore JP, “Overview of cellular ceramics based porous radiant burners for supporting combustion”, Environ Combust Technol;1: 167e203, 2000.
[6] Mao-Zhao Xie, Jun-Rui Shi, Yang-Bo Deng, Hong Liu, Lei Zhou, You-Ning Xu, “Experimental and numerical investigation on performance of a porous medium burner with reciprocating flow”, Fuel 88, pp. 206–213, 2009.
[7] Ayman Bakry a, Ahmed Al-Salaymeh, Ala H. Al-Muhtaseb, Ahmad Abu-Jrai, D. Trimis, “Adiabatic premixed combustion in a gaseous fuel porous inert media under high pressure and temperature”: Novel flame stabilization technique, Fuel, 2010.
[8]H. Davarzani, M.Marcoux, P.Costeseque, M.Quintard, “Experimental measurement of the effective diffusion and thermodiffusion coefficients for binary gas mixture in porous media”, Chemical Engineering Science 65, pp.5092–5104, 2010.
[9] M. Abdul Mujeebu, M. Zulkifly Abdullah, A.A. Mohamad, M.Z. Abu Bakar, “Trends in modeling of porous media combustion”, Progress in Energy and Combustion Science 36 , pp. 627-650, 2010.
[10] R.C. Catapan, A.A.M. Oliveira, M. Costa, “Non-uniform velocity profile mechanism for flame stabilization in a porous radiant burner”, Experimental Thermal and Fluid Science 35, pp.172–179, 2011.
[11] Farid C. Christo, Lakshmanan V. Krishnamoorthy, “An Experimental and Numerical Study of Infrared (IR) Emission from a Porous Radiant Burner” Published by DSTO Aeronautical and Maritime Research Laboratory 506 Australia, 2001.
[12] Leonardi, A. S., Viskanta, R. and Gore, P. J., “Radiation and thermal performance measurements of a metal fiber burner”, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, vol. 73, pp. 491-501, 2002.
[13] Vogel BJ, Ellzey JL, “Subadiabatic and superadiabatic performance of a twosection porous burner”, Combust Sci Technol 177: pp1323–38. 2005.
[14] Qiu K, Hayden ACS., “Thermophotovoltaic power generation systems using natural gas-fired radiant burners”, Sol Energy Mat Sol C;91: pp588–96, 2007.
[15] هاشمی، سید عبدالمهدی، عطوف، حسین؛ بررسی تجربی اثر ضخامت و تخلخل بر عملکرد مشعل تابشی متخلخل فلزی، سوخت و احتراق، سال دوم، شماره اول،.1388
 
[16] هاشمی، سید عبدالمهدی، امانی، جعفر، عطوف، حسین؛بررسی تجربی پایداری شعله در محیط متخلخل کاربید ، سیلیسیمی، مجله علمی پژوهشی امیرکبیر، سال 4۰. شماره ۰، تابستان 1390
[17] هولمن، جی . آر؛ روش های اندازه گیری در مهندسی،ترجمه ملکی و دیبایی نیا، انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، صفحات 79-97، 1369

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار