بررسی تجربی پایداری شعله V شکل در یک مشعل چرخشی پیش آمیخته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان

2 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان

چکیده

در این تحقیق پایداری شعله V شکل در یک مشعل چرخشی پیش آمیخته مطالعه شده است. اثر نرخ آتش (نرخ انرژی ورودی بر واحد سطح)، نسبت هم ارزی و سرعت محوری جریان مخلوط سوخت و هوا بر پایداری شعله‌ی چرخشی V شکل بررسی شده است. برای ایجاد چرخش از چرخاننده‌ای با زاویه‌ی چرخش 45 درجه در مسیر هوای ورودی استفاده شده که منجر به ایجاد یک جریان چرخشی با عدد چرخش برابر78/0 شده است. مشاهدات نشان می‌دهد که شعله‌ی چرخشی V شکل در مخلوط رقیق سوخت و هوا (1> fi) تشکیل می‌شود. با افزایش نرخ آتش، سرعت جریان مخلوط در لحظه‌ی تشکیل شعله‌ی چرخشی V مستقل از دبی جریان بوده و در محدوده‌ی m/s1 تا m/s 5 به صورت خطی نسبت به نرخ آتش افزایش می‌یابد. برخاستگی شعله نیز با افزایش نرخ آتش در سرعت جریان و نسبت هم ارزی بالاتری رخ می دهد. بررسی خاموشی شعله نشان می دهد که با افزایش سرعت مخلوط ورودی خاموشی در نسبت هم ارزی کمتر و نرخ آتش بیشتری اتفاق می افتد. بدین ترتیب محدوده پایداری شعله V با افزایش دبی جریان افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental study of stability of V-shaped flame in a premixed swirl burner

نویسندگان [English]

  • seyed Abdolmehdi Hashemi 1
  • majid hajizadeh 2
چکیده [English]

In this work, stability of V shaped flame in a premixed swirl burner is studied. The effect of firing rate (input energy per unit area), equivalence ratio and axial velocity of fuel and air mixture on the stability of a V shaped flame is studied. For swirl generation, a 45o angle swirler is used in the air inlet, which yields a flow with a swirl number of 0.78. Observations show that V shaped flame is formed in a lean mixture of fuel and air (). When firing rate increases, it is observed that flow velocity at V flame formation instant is independent of flow rate and increases linearly from 1 m/s to 5 m/s. flame lift off occurs in larger equivalence ratio and mixture velocity when firing rate increases. With increasing mixture velocity, flame quenching occurs in smaller equivalence ratios and larger firing rates. Hence, stability limit of V flame increases with increasing cross section.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Swirl burner
  • Flame stability
  • V shaped flame
  • Premixed flame

مراجع

[1] Beer,J.M., chigier,N.A., 1972. “Combustion Aerodynamics”. Applied science publishers Ltd.
[2] Pollard, A., Ozem, H. L. M., and Grandmaison, E. W.,2000. “Turbulent, swirling flow over an axisymmetric,
constant radius surface”. Experimental Thermal and Fluid Science, 29, pp. 493-509.
[3] Anacleto, P. M., Fernandes, E. C., Heitor and Shtork, S. I., 2002. “ haracterization of a Strong Swirling Flow
with Processing Vortex Core Based on easurements of Velocity and Local Pressure Fluctuations”. Proc. 11th Int. Symposium on Applications of Laser Techniques Fluid Mechanics, Lisbon, Portugal.
[4] Choi. B., Kim. H. T., 2003. “Flame stability of CO/ H2 syngas in the diffusion flame by using lab-scale burner”. Korean society of environmental Engineers,8, pp. 193-201.
[5] Thummers. M.J., hubner. A.W., Van reen. E.h. and Hanjalick. V.M., 2008. “Hysteresis and transition in swirling nonpremixed flames”. Cambustion and flame,256 (2), pp. 447-459.
[6] Yuassa.S ., 1986. “Effects of swirl on stability of jet Diffusion Flames”. Combustion and Flame, 66,pp.181-192.
[7] Chao, Y. C .,Wu, C. Y., and Lee. k. Y., 2004. “Effects of Dilution on Blow-Out Limits of Turbulent Jet Flames”. Combustion Science and Technology, 176,pp. 1735-1753.
[8] Feikema, D., Chen, R. H., and Driscoll, J. F., 1990.“Enhancement of Blowout Limits by the Use of Swirl”. Combustion and Flame, 80, pp. 183-195
[9] Javareshkian, A., Sarrafan Sadeghi, S., and TabeJamaat,S. 2013. Experimental study of the effect of swirl on the stability of non-premixed combustion of propane/oxygen. 12th Conference of Iranian Aerospace Society,Tehran (In Persian).
[10] Zhao. Z., Yuen. D.W., Leung. C.W and Wong T.T.,2009 , “Thermal performance of a premixed impinging
circular flame jet array with induced-swirl”. Applied Thermal Engineering, 29, pp.159-166.
[11] Frassoldatia. A ., Frigerrioa. S ., Colombob. E .,Inzolib. F ., Faravellia. T,. 2005. “Determination of Nox emissions from strong swirling confined flame With an integrated CFD-base Procedure”. Chemical engineering Science, 60, PP.2851-2869.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 48، شماره 3
مهر 1395
صفحه 315-322

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار