8570

8570

حل تحليلي احتراق ذرات تبخيرشونده

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك گرايش تبديل انرژي

1390

1390

دكتر بيدآبادي

چكيده تامين انرژي يكي از مهمترين موضوعات جهان امروزي است. مهمترين بخش براي تامين انرژي از طريق احتراق سوختهايي مانند گازوييل، نفتهاي سنگين، زغال سنگ و گاز طبيعي مي باشد . احتراق اين سوختها عمدتا در فاز گازي اتفاق ميافتد، لذا تبخير سوخت يكي از عوامل موثر در فرآيند احتراق ذرات و قطرات ميباشد. از طرفي پديد ههاي غيرتعادلي همواره در سيستم هاي واقعي كاربردهاي گستردهاي داشته اند. يكي از پيچيدهترين اين پديدهها احتراق غيرتعادلي مي - باشد كه كاربرد آن در احتراق فيلتراسيون بعلت دارا بودن مزيتهاي فراوان در صنعت همواره مورد توجه محققين بوده است. در اين تحقيق به بررسي اثرات غيرتعادلي انتقال حرارت و غلظت در احتراق ذرات تبخيرشونده درون محيط متخلخل ميپردازيم. بدين منظور احتراق را به دو نوع جابجايي و هدايت حرارتي تقسيم ميكنيم. در احتراق نوع هدايت حرارتي به علت يكسان بودن دماهاي جامد و گاز انتقال حرارت از ناحيه واكنش به ناحيه پيش گرم از طريق هدايت حرارتي صورت ميگيرد. از طرف ديگر در احتراق نوع جابجايي حرارتي، انتقال حرارت از طريق جابجايي حرارتي ميان گاز و جامد در ناحيه پيشگرم صورت ميگيرد. در فصل اول اين تحقيق ابتدا مفهوم احتراق ذرات تبخيرشونده تشريح ميشوند. سپس برخي از كاربردهاي اين نوع احتراق ذكر مي - گردند و در انتهاي فصل مطالعات انجام شده در اين زمينه مرور ميگردند. فرآيند تبخير غيرتعادلي براي ذرهاي كه در اثر حرارت مايع شده ( قطره) در فصل دوم از طريق حل تحليلي بررسي مي - شود. همچنين تاثير عدد لوييس بر اين فرآيند مورد مطالعه قرار ميگيرد. در فصل سوم با توصيف يك مدل احتراقي به مدل كردن آن بصورت رياضي پرداخته ميشود كه اين روابط به منظور بدست آوردن حلي سادهتر بي بعد ميگردند. شايان ذكر است حل اين روابط در بخشهاي بعدي و با توجه به شرايط حاكم بر آن بخش انجام مي گيرد .در ادامه همين فصل به بررسي احتراق فيلتراسيون آدياباتيك وغيرآدياباتيك نوع هدايت حرارتي در مدل مفروض پرداخته مي شود . در فصل آخر احتراق آدياباتيك و غيرآدياباتيك براي نوع جابجايي حرارتي تحليل گرديده و سپس مقايسه بين احتراق تكدمايي (جامد و گاز دماي يكساني دارند) و احتراق دودمايي (جامد و گاز داراي دماهاي متفاوتي هستند) انجام ميگيرد. در همين فصل معياري براي متمايز كردن اين دو نوع احتراق ارائه ميشود كه به وسيله آن ميتوان نوع انتقال حرارت غالب در واكنش را مشخص كرد. در ادامه اين فصل احتراق غيرتعادلي از منظر غلظت بررسي ميگردد. همچنين به حالتي كه در آن سرعت انتشار به وسيله نرخ اكسيدايزر موجود در گاز عبوري محدود ميشود اشاره ميگردد. واژ ههاي كليدي: ذرات تبخيرشونده، تبخير قطره، اثرات غيرتعادلي، احتراق فيلتراسيون