23980

مطالعه تجربي اسپري سوختهاي نفتي سنگين

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا-گرايش پيشرانش

1397

26/12/1399

دكتر حجت قاسمي

مهندسي مكانيك

سوخت¬هاي نفتي سنگين ازجمله نفت كوره (مازوت) سهم ويژه¬اي در صنايع حرارتي-نيروگاهي و كشتيراني و توليد مواد شيميايي دارند. يكي از شرايط مهم در فرآيند احتراق اين‌گونه سوخت¬ها، فراهم نمودن اسپري مطلوبي از سوخت است. ازآنجايي‌كه لزجت سوخت¬هاي نفتي در شرايط نرمال بسيار بالاست، بنابراين مي¬بايست قبل از پاشش ابتدا به‌اندازه كافي پيش‌گرم و سپس فشار گذاري شوند. يكي از روش¬هاي فراهم¬سازي اسپري سوخت¬هاي نفتي، به‌كارگيري انژكتور از نوع فشاري-پيچشي است. به‌منظور شناخت فرآيند اتميزاسيون سوخت¬هاي نفتي سنگين، مطالعه تجربي اسپري حاصل از يك انژكتور فشاري-پيچشي انجام شد. اين مطالعه تجربي شامل بررسي پارامترهاي كمي و كيفي اسپري سوخت نفتي در شرايط مختلف پاشش دمايي و فشاري است. براي انجام اين مطالعه از يك سامانه سوخت¬رسان موجود كه توانايي كاركرد در شرايط دمايي(20 الي 200 درجه سلسيوس) و فشاري (5 الي 25 بار) را دارد، استفاده‌شده است. درروند تحقيق ابتدا يك مطالعه جامع در زمينه¬ي مشخصات فيزيكي-شيميايي و چگونگي روند مطالعه تجربي درباره اسپري سوخت‌هاي نفتي سنگين انجام‌شده است. سپس ضمن آشنايي با فرآيند اتميزاسيون و اسپري با انتخاب يك انژكتور فشاري-پيچشي موجود، به روش تصويربرداري و آناليز تصاوير مشخصه‌هاي اسپري شامل دبي جرمي سوخت، ضريب تخليه، سرعت سيال خروجي از انژكتور، طول شكست اسپري و زاويه چتر اسپري اندازه¬گيري يا محاسبه‌شده‌اند و روند تغييرات آن¬ها در نقاط كاري مشخص مقايسه شده است. بررسي روند تغييرات نشان مي¬دهد كه در فشارثابت با افزايش دما دبي جرمي و ضريب تخليه كمي افزايش يافته‌است. زيرا تاثير فشار بر اين دو مشخصه همواره غالب بر تاثير دما بر آن‌ها است. تغييرات سرعت افزايشي است و در دماهاي بالاتر اين افزايش محسوس¬تر است. طول شكست همواره كاهش مي¬يابد اما اين كاهش در فشارهاي بالا كمتر احساس شده ‌است. روند تغييرات زاويه چتر اسپري پاشش يكنواخت نيست. در فشارهاي پايين، از دماي80 درجه سلسيوس اسپري داريم و زاويه پاشش تا دماي 100 درجه سلسيوس افزايش مي¬يابد اما در دماهاي بالاتر به مقدار كم كاهش مشاهده مي¬شود. در بررسي اسپري سوخت‌هاي سنگين نفتي توجه به تاثيرات تغيير فشار و دما بر خواص سيال مانند چگالي و لزجت و كشش سطحي امري حائز اهميت تلقي شده‌است. براي داشتن يك اسپري مناسب همواره نياز به مصالحه بين مشخصه¬هاي جريان وجود داشته‌است.

1400/04/06

Experimental study on Heavy Fuel Oils Spray

1/1/1900 12:00:00 AM

heavy fuel oils, including furnace oil (Mazut), have a special share in the thermal - powerplant and shipping industries and the production of chemical materials. one of the most important conditions in the combustion process of such fuels is to provide a good fuel spray. since fuel oils viscosity is very high in normal conditions, before spraying, they must first be preheated and then pressurized. one of the methods of producing oil spray is the use of pressure - swirl injectors. in order to understand the spray process of heavy fuel oil, the experimental study of spray characteristics was carried out from a pressure swirl injector. the experimental study includes the study of qualitative parameters of oil fuel spray in different thermal conditions and compressive spraying. for this study, a significant fuel system which has the ability to function in temperature conditions (20 to 200 degree of Celsius)and pressure (5 to 25 bar)has been used. This study first conducted a comprehensive study on the physical-chemical characteristics and how the experimental study of heavy fuel oil spray was conducted. then, after wegot familiar with the spray characteristics and atomization process with selecting a prefabricated pressure swirl injector, the discharge coefficient, the output fluid velocity from the injector, the spray breakup length, and the cone angle are compared at certain working points. the results show that the mass flow rate and discharge coefficient are increased slightly by increasing the temperaturein a constant pressure. speed changes are increasing and at higher temperatures are more noticeable. breakup length is always reduced but this decrease in high pressures is less felt. the spray angle changes process is not steady and ordered. at low pressure, we have spray from 80 degrees of Celsius and the spraying angle is increased until 100 degrees Celsius, but at higher temperatures the reduction is observed. in order to have a suitable spray, we need to compromise between spray characteristics.

مطالعه تجربي , ‌‌¬سوخت سنگين نفتي , اسپري , انژكتور فشاري-پيچشي , مازوت , تصويربرداري , آناليز تصوير

experimental study , image processing , heavy fuel oil , spray , pressure swirl injector , mazut , image analysis