17386

17386

احتراق گسسته نانو ذرات

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اسفند 1395

دكتر مهدي بيدآبادي

مكانيك

در دهه‌‌هاي اخير، توجه دانشمندان زيادي به سوخت‌‌هاي فلزي معطوف گشته است. از آن‌‌جا كه اين سوخت‌‌ها داراي محصولاتي عاري از هرگونه آلاينده بوده و قابليت بازيابي مجدد دارند، مي‌‌توان آن‌‌ها را سوخت‌‌هايي پاك و تجديد پذير تلقي كرد. از طرف ديگر، چگالي انرژي بالاي آن‌‌ها در مقايسه با سوخت‌‌هاي فسيلي، آن‌‌ها را به گزينه‌‌اي مناسب جهت جايگزيني سوخت‌‌هاي هيدروكربني تبديل كرده است. با وجود همه‌‌ي اين مزايا، هنوز مشكلات زيادي در مورد استفاده‌‌ي عملي فراگير از احتراق ذرات فلزي به منظور تأمين انرژي در مصارف مختلف صنعتي، حمل و نقل و ... وجود دارد. مهم‌‌ترين اين مشكلات شامل رسوب زياد پسماند احتراق در محفظه‌‌ها‌‌ي احتراق و دغدغه‌‌هاي ايمني در مراحل ذخيره‌‌سازي و مصرف هستند. از ميان سوخت‌‌هاي فلزي، نانو ذرات آلومنيوم را مي‌‌توان يكي از محبوب‌‌ترين گزينه‌‌هاي مورد علاقه‌‌ي محققان حوزه‌‌ي احتراق ذرات قلمداد كرد. شناخت هرچه بيش‌‌تر پارامترهاي احتراقي مي‌‌تواند ما را به سوي رفع مشكلات پيش‌‌رو در كاربردهاي عملي احتراق نانو ذرات سوق دهد. در اين پايان‌‌نامه، در ابتدا به احتراق نانو ذات آلومنيوم در هوا پرداخته شده و تاثير انتقال حرارت‌‌هاي هدايت و تشعشع و نيز اتلاف حرارتي از ذرات به محيط، در انتشار شعله مورد بررسي قرار گرفته است. سپس، تأثير نيروي براوني و انباشت ذرات به عنوان پديده‌‌هاي مهم مربوط به نانو سيالات، در احتراق نانو ذرات آلومنيوم در هوا بررسي شد. همچنين، اثر توزيع قطر ذرات در ابر نانو ذرات ناهمگون بر سرعت انتشار شعله مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه، احتراق ذرات آلومنيوم در اكسيدكننده‌‌هاي ديگري همچون بخار آب و محصولات احتراقي دي‌‌متيل‌‌اتر نيز مورد مطالعه قرار گرفت. . واژه‌هاي كليدي: احتراق گسسته، نانو ذرات آلومنيوم، سرعت انتشار شعله، حركت براوني، انباشت ذرات، تشعشع حرارتي

1396/03/16

1/1/1900 12:00:00 AM

Since recent decades, many scientists have interested in investigating about metallic fuels. Metallic powders can be regarded as clean and renewable fuels scince their combustion products do not cause air pollution; besides, their solid products can be recycled. What is more, their high energy densities, in camparisson with hydrocarbon fuels, make them suitable condidates for applyind widely instead of fossil fuels. Nonetheless, there are many problems to use metallic powders practically in different common applications such as energy generation in industrial areas, transportation, etc. Both the aggregration of combustion products in combustion chamber and safety issues are the two most important problems of the combustion of metallc powders. Among metallic fuels, nano aluminum particles are one of the most interesting fuels for researchers. Shedding lights on the combustion properties of nano particles leads to solve all mentioned problems of practical applications of nano particle combustion. In this research, first, nano aluminum combustion in air with considering of conduction and radiation heat transfer mechanisms and radiation heat losses to the ambient gas was investigated. Then, the effects of both Brownian motion and particle agglomeration on combustion of nano aluminum dust clouds were studied. Also, the effect of particle diameter polydispersity on flame propogation speed was discussed. Then, the combustion of nano aluminum particles in different oxidizers such as water vapour and the exhausts of dimethyl ether combustion in air, was simulationed. Keywords: descrete combustion, aluminum nano particles, flame propagation speed, Brownian motion, particle agglomeration, radiation heat transfer