چكيده
چكيده
معضل انرژي و محيط زيست بزرگترين نگراني دنياي صنعتي امروز بوده كه به طور جدي تعيينكننده جهتگيري
تحقيقات علمي ميباشد. سوخت بيومس يك منيع ارزاني است كه با توسعه روزافزون جوامع و افزايش سطح زباله هاي شهري نگراني و اميدهايي را در ذهن ايجاد ميكند و احتراق بدون شعله ذرات ارگانيك مورد مطالعه قرار گرفته كه همزمان استفاده از منابع انرژيهاي تجديدپذير و همچنين كاهش سطح آلودگيهاي زيست محيطي خاصه آلودگيهاي NOx را مدنظر قرار ميدهد.
در اين تحقيق كه به مدلسازي احتراق بدون شعله ذرات ارگانيك پرداخته شده است ابتدا شعله هاي آرام وسپس
شعله مغشوش به طور كامل و با هدف تعيين اثرات غالب در جريان مورد مطالعه قرارگرفته است. در شعله هاي آرام كه سرعت جريان كم و عدد استوكس نيز بسيار پائين ميباشد تعادل هيدروديناميكي بين ذرات و فاز پيوسته در هر نقطه برقرار بوده و هر دو فاز داراي سرعت يكساني ميباشند در نتيجه از يك مدل همگن استفاده شده است. استفاده از يك مدل همگن با فرض سرعت يكسان براي هر دو فاز ذره و گاز در هر نقطه منجر به تعيين مشخصههاي شعله ذرات خواهد شدكه در يك كد كامپيوتري به محاسبه تغييرات ايجاد شده پرداخته شده است.كم بودن سرعت در جريان آرام و ناچيز بودن نيروي درگ باعث ميشود تا نيروي ترموفورتيك نيروي غالب وارد بر ذره در نواحي مجاور شعله بوده، باعث دور راندن ذرات از نزديك شعله شده و نهايتا توزيع همگن ذرات در نواحي مجاور شعله را برهم زند.
در ادامه حل عددي احتراق بدون شعله مغشوش ذرات ارگانيك، به طور خاص ذرات زغالسنگ و سپس ذرات
لايكوپوديوم، به طور جامع مورد بررسي قرار گرفته است. ابتدا مدل مورد استفاده براي ذرات زغالسنگ تبارسنجي شده و سپس احتراق ذرات لايكوپوديوم در محفظه موردنظر و با توان قبلي مورد مطالعه قرار گرفته شده است. اندازه ذرات، تركيب اجزاي مختلف ذره و همچنين سينتيك شيميايي تبخير ذرات مورد نياز است كه با استفاده از تستها و آزمايشات مختلف تعيين و مورد استفاده قرار گرفتهاند. ذرات لايكوپوديوم 32 ميكرومتر و حاوي تقريبا 64 درصد كربن، 26 درصد اكسيژن، 8 درصد هيدروژن و 2 درصد نيتروژن است. بر اساس ديدگاه اويلري - لاگرانژي، معادلات ناوير استوكس براي فاز پيوسته گاز و فرمولبندي لاگرانژي براي دنبال كردن ذرات جامد در داخل محفظه احتراق بكار گرفته شده است. با توجه درصد حجمي ذرات جامد و وجود يك برهمكنش دوراهه در مخلوط، اثرات برهمكنش جرم شامل تبخير ذرات و احتراق مواد فرار، برهمكنش مومنتوم شامل نيروهاي ليفت، درگ و ترموفورتيك و برهمكنش انرژي شامل انرژي حاصل از احتراق در معادلات مربوط به هر دو فاز اعمال شده است. مدل متوسط گيري شده رينولدز k- براي مدلسازي تنشهاي رينولدز ناشي از اغتشاشات در جريان و مدل اتلاف ادي در احتراق مواد فرار در فاز گاز بكار گرفته شده است. نتايج حاكي از اين است كه تطابق بسيار بالايي با نتايج تجربي وجود دارد و مسير ذرات در داخل محفظه احتراق اصليترين عامل در چگونگي و ميزان توزيع كليه پارارمترهاي فيزيكي از جمله دما و درصد جرمي اجراي مختلف در محفظه است. محل تزريق ذرات و در نتيجه قرارگيري ذرات در نواحي مختلف محفظه با سرعت و يا دمايي خاص، تعيينكننده محل و ميزان تبخير و سوزش گازها بوده و عاملي مهم در شرايط نهايي داخل محفظه ميباشد.
كلمات كليدي: احتراق بدون شعله، ذرات لايكوپوديوم،عدد استوكس، نيروي ترموفورتيك، ديدگاه اويلري-
لاگرانژي، برهمكنش دو راهه، تبخير ذرات، مدل اتلاف ادي، مسير ذرات
