12455

12455

مدلسازي عددي مشعل تشعشعي كاتاليستي

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

شهريورماه 1392

شهريورماه 1392

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

چكيده در تحقيق حاضر، به بررسي عددي عملكرد مشعل¬هاي تشعشعي كاتاليستي پرداخته شده است. به منظور مطالعه عملكرد مشعل¬هاي تشعشعي كاتاليستي، دو مدل عددي از دو ديدگاه مختلف (با و بدون در نظر گرفتن هواي جلوي مشعل) توليدگرديد. در شبيه¬سازي¬هاي دو و سه بعدي پاياي مشعل، معادلات بقاي جرم، مومنتم، انرژي و بقاي گونه¬ها در محيط متخلخل و غير متخلخل، به روش المان محدود و حجم محدود حل شده¬اند. به منظور اعتبارسنجي مدل عددي، يك دستگاه تست عملكرد مشعل تشعشعي با قابليت اندازه¬گيري پارامترهايي نظير دماي مشعل، ميزان مصرف سوخت و بازده احتراق در مركز CAE و آزمايشگاه CFD دانشگاه علم و صنعت ايران طراحي و ساخته شد. نتايج به دست آمده از اندازه¬گيري دماي سطح مشعل، مويد تكرارپذيري نتايج آزمايشات بود. اعتبارسنجي¬ها مويد نتايج قابل قبول از مدل¬هاي توليد شده بود به گونه¬اي كه حداكثر ميزان خطا در دماي سطح مدل سه¬بعدي بدون هواي جلوي مشعل برابر با 15 % به دست آمده است. در اين پژوهش مشاهده شد كه به دليل محدود بودن نفوذ اكسيژن به داخل پنل، اكسيژن در داخل مشعل سريعا در احتراق مصرف شده و موجب ايجاد محدوديت در نرخ احتراق و در نتيجه دماي پنل تشعشعي كاتاليستي مي¬شود. همچنين مدل سه بعدي توليد شده نشان دهنده اهميت اثرات ديواره¬اي و نيز محل قرار گيري نازل ورودي سوخت در عملكرد مشعل تشعشعي روي توزيع دما و گونه¬ها در داخل و سطح خروجي مشعل است. اصلاح شرايط مرزي معادلات بقاي انرژي و گونه¬ها و نيز نرخ احتراق متان منجر به دقيق تر شدن آخرين مدل دوبعدي ادبيات فن به ميزان 10 درصد در راندمان احتراق گرديد. همچنين در بررسي پارامتريك بر حسب دبي سوخت مشعل مشاهده شد كه با افزايش ميزان دبي سوخت، در بازه(gr/min) 0.71 تا(gr/min) 2.14 ميزان راندمان احتراق كاهش مي¬يابد كه اين امر به دليل كاهش ميزان اكسيژن موجود در سيستم و خروج بيشتر متان نسوخته از سيستم است. واژه‌هاي كليدي: مشعل تشعشعي كاتاليستي نفوذ متقابل، شبيه¬سازي عددي، انتقال حرارت، محيط متخلخل