لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه27
مقاله اول
تعیین ضخامت و سرعت شعله مخلوط متان – هوا
خلاصه : در این مقاله ، شدت شعله آرام و ضخامت بوسیله برنامه Chemkin برای φ های بین .5-1.6 و توسط دو روش و مقایسه با نتایج Bradly , Andrew انجام شده است . در هر روش جزئیات مکانیزم از 2-11 GRI-Mech و Reduced mech بدست آمده است. قیاس نتایج توافق خوبی بین نتایج بدست آمده و نتایج تجربی نشان می دهد . ضخامت شعله با افزایش فشار و دما کاهش می یابد . فشار نقش بیشتری در ضخامت شعله دارد. منطقه پیش آمیخته چیزی در حدود 60% ضخامت شعله را تشکیل می دهد . ضخامت شعله و سرعت سوختن به صورت تابعی ازفشارودمای گازهای سوخته بیان می شوند . از معادله های تجربی برای مقایسه نتایج در مقاله استفاده شده است .
مقدمه :
از آنجایی که می دانیم ضخامت شعله ای که با سرعت شعله در ارتباط است وابسته به دما – فشار چگالی مخلوط هوا سوخت می باشد . شعله همیشه از دو ناحیه تشکیل شده است . این دو ناحیه ناحیه پیش گرم و ناحیه واکنش هستند . ناحیه پیش گرم در موز ناحیه سرد و در دمای سوخته و در مکان جرقه در ناحیه وابسته به دما است . ناحیه بین دمای جرقه و مرز ناحیه گرم در دمای تعادل معروف به ناحیه واکنش است . ناحیه واکنش خود به دو ناحیه تقسیم می شود – ناحیه اولیه – ناحیه ثانویه – ناحیه اولیه تقریبا همزمان با ناحیه آرام است . و ناحیه ثانویه در ارتباط با نواحی لامینا راست که از واکنش اکسید شدن co بدست می آید. Rallies etal [1] در منطقه دوم ناحیه شیمی سریع است که از ناحیه عریض شیمی کند دنبال می شود . در ناحیه شیمی سریع جدایش مولکولها و تشکیل جزئهای میانی اتفاق می افتد . این ناحیه توسط واکنشهای دو مولکولی کنترل می شوند . در فشار اتمسفر ناحیه سریع بسیار باریک است و تقریبا کمتر از یک میلی متر می باشد . از آنجایی که این ناحیه بسیار باریک است گرادیانهای دما و گرادیان غلظت مولکولی خیلی بزرگ هستند . این گرادیانها باعث می شوند که نیروهایی ایجاد شود که این نیروها باعث می شود که شعله خود نگهدارنده اتفاق بیفتد که شامل :
پخش گرما رادیکال اجزاء از ناحیه واکنش به ناحیه پیش آمیخته . در ناحیه دوم شیمی توسط رادیکالهای جسم سوم و واکنشهای جفت شونده کنترل می شوند که از واکنشهای مولکولی کندتر می باشند این ناحیه می تواند تا چند میلی متر در فشار 1atm شعله امتداد یابد [2]. دو راه برای اندازه گرفتن ضخامت شعله وجود دارد . یکی از راه مستقیم و ترموکوپل است و عکاسی و راه دوم راه غیر مستقیم است و محاسبه .
راه اول که راه اندازه گیری دما است پیچیده است و خطای آشکاری ایجاد می کند. نمونه خوبی از روش مستقیم اندازه گیری توسط اندرو و برلی [4] که اندازه گیری آنها توسط یک ترموکوپل 12.7umm و یک انترو فرومتر انجام شده است .
Gottgen [6] ضخامت سرعت سوختن را از هیدروژن رقیق متان اتیلن – استیلن و واکنش های پایه ای حساب کرد . [5]
تفاوت قابل توجهی بین نتایج وجود دارد. ضخامت شعله و ضخامت ناحیه پیش آمیخته برای محاسبه پروفیل گرادیان دما گرفته شد که محاسبه آن از نتایج بدست آمده از chemkin است .
روش دیگر برای محاسبه ضخامت شعله و منطقه پیش گرم بر اساس محاسبه میزان انتقال حرارت از مرز گرم منطقه واکنش به منطقه سرد ناحیه پیش گرم شده است که وابسته به سرعت سوختی است که از محاسبه که Premix بدست می آید.
- 1.1- محاسبه سرعت آرام سوختن و پیش آمیخته :
سرعت سوختن آرام و انتشار آزاد یک بعدی، آدیاباتیک شعله پیش آمیخته توسط کد Sandia بدست آمد. یک روش ترکیبی زمانی با تکرار نیوتن برای حل پایای جرم – گونه ها و معادلات بقای انرژی استفاده شد . معادلات شیمیایی GRI2.11 و واکنشهای کاهش یافته [8] برای توضیح اکسید شدن متان استفاده شده است . محاسابات با φ.5-1.6 و در دمای اولیه و فشار اولیه 300 1bar, انجام شده که با آزمایشهای بعدی در دمای بین 300 تا 700 و فشار بین 1.5 تا 30bar برای φ یک دنبال می شود.
روشی برای مشخص کردن ضخامت شعله با پروفیل دما :
یک نمونه از نتایج پروفیلها و غلظت سوخت در chemkin در شکل 1 نشان داده شده است . ساختار شعله از دو قسمت تشکیل شده است. ناحیه پیش گرم شده و ناحیه واکنش . دما از ناحیه مرز گازهای سوخته به مرز قسمت نسوخته حرکت می کند .
در ناحیه پیش گرم شده عنصر جرمی مقدار زیادی گرما توسط هدایت از قسمت پایین جریان که گرمای خود را به بالا دست می دهد می گیرد . نمودار دما در راستای محور طولی به صورت محدب می باشد. در این جا شیمی به خاطر دمای پایین مرز کند می باشد و دما به خاطر حرارت ناشی از واکنشهای گرما ده بالا می رود . در مرز کاملا سوخته غلظت مواد واکنش دهنده تمام می شود و تحدب نمودار فرو می نشیند . این آسان نیست که بگویم نقطه وجود دارد که از آنجا ناحیه پیش گرم نشده تبدیل به ناحیه واکنش دهنده می شود . با توجه به شکل پروفیل دما ، گرادیان انتقال حرارت در ناحیه پیش گرم مثبت و در ناحیه واکنش منفی می باشد . بنابراین در ماکزیمم شیب که متناسب با تانژانت دما بین قسمت گازهای سوخته وTu وگازهای نسوخته Tb به خاطر ضخامت شعله اندازه گیری می شود .[9] که X است . شکل 1 طول X که همان شیب ، تانژانت بین دمای Tu ونقطه ای که در آن دما به پیک می رسد (.T) . به عنوان ضخامت ناحیه preheat درنظر گرفته می شود . Gotton et al [4].
تحقیق در مورد تعیین ضخامت و سرعت شعله مخلوط متان – هوا
