30338

احتراق ذرات چهارگانه متخلخل

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- تبديل انرژي

1400

1400/10/18

دكتر مهدي بيدآبادي

مكانيك

تامين انرژي و بالا بردن بازدهي آن از مهم‌ترين دغدغه بشر تا به امروز بوده است . با نظر به رو به اتمام بودن سوخت‌هاي فسيلي و هيدروكربني ، تلاش براي جايگزين كردن سوخت‌هايي با همان بازدهي، همواره جزو چالش‌هاي دانشمندان بوده است . از اين رو استفاده از سوخت‌هاي فلزي با توجه به دارا بودن چگالي احتراقي بالا و منابع سرشار مورد توجه قرار گرفته است . اغلب فعاليت هاي انجام شده در زمينه احتراق پودر فلز غالبا به صورت تجربي و آزمايشگاهي بوده كه بسيار با ارزش و قابل استناد است. اما فراهم كردن محيط آزمايشگاهي و بررسي احتراق پودر فلزات در شرايط مختلف بسيار پر هزينه و زمان بر است اين در حالي است كه مي توان با مدل سازي فرايند پيچيده اي مانند احتراق به صورت تحليلي و رياضي به همان نتايج آزمايشگاهي دست يافت. در اين تحقيق از فلزات به عنوان سوخت كمكي و افزودني به سوخت اصلي از نوع زيست توده به نام لايكوپوديوم استفاده شده است. از آلومينيوم و بورون به عنوان سوخت هاي شناخته شده فلزي هر كدام 10 درصد و تيتانيوم و عنوان سوخت افزودني از 0 تا 5 درصد در اين تركيب استفاده شد. در اين پژوهش ابتدا مقدمه اي از هر سوخت وكاربرد هاي احتراقي آنها بيان شد سپس مدلي ابتداي به نام احتراق حدي (بر پايه معادلات ترموديناميك) ارائه شد كه منجر به حاصل شدن دماي آدياباتيك شعله گرديد سپس به مدل سازي احتراق نيمه حدي (بر پايه معادلات ديفرانسيل) پرداخته شد و پارامتر هاي مهم شعله از جمله دما و سرعت انتشار شعله به صورت صريح استخراج گرديد همچنين تاثير قطر، غلظت سوخت، دماي اوليه، تخلخل ذرات و درصد تيتانيوم به عنوان سوخت افزودني بررسي و مشاهده شد كه با اضافه كردن تنها 5 درصد تيتانيوم، سرعت انتشار شعله، 49 درصد و دماي شعله 9.78 درصد افزايش داشت. در ادامه تاثير نوسانات تحميلي خارجي به شعله بررسي و مشاهده شد كه هرچه سرعت پايا كمتر باشد، شعله نوسانات را با شدت بيشتر تجربه ميكند همچنين مسير حركت ذره تحت نيروها مختلف مدل سازي شد و در انتها معادلات شعله لبه اي استخراج و مشاهده شد بيشترين دماي شعله مربوط به امتداد خط استوكيومتريك است.

1402/10/23

Combustion of quaternary porous particles

1/1/1900 12:00:00 AM

Energy supply and improving its efficiency have been among the most important concerns of humanity to date. Considering the depletion of fossil and hydrocarbon fuels, the effort to replace fuels with similar efficiency has always been a challenge for scientists. Therefore, the use of metallic fuels has gained attention due to their high combustion density and abundant resources. Most activities in the field of metal powder combustion have been primarily experimental and laboratory-based, which is highly valuable and reliable. However, setting up a laboratory environment and investigating metal powder combustion under various conditions is costly and time-consuming. Meanwhile, modeling complex processes such as combustion analytically and mathematically can yield the same results as laboratory experiments. In this research, metals have been used as auxiliary and additive fuels to the main biomass fuel, specifically Lycopodium. Aluminum and boron, known metallic fuels, were each used at 10%, and titanium and tantalum were used as additive fuels from 0 to 5% in this composition. The research begins with an introduction to each fuel and their combustion applications. Then, an initial model called the limit combustion (based on thermodynamic equations) is presented, leading to the determination of adiabatic flame temperature. Subsequently, modeling of semi-limit combustion (based on differential equations) is addressed, and crucial flame parameters such as temperature and flame propagation velocity are explicitly extracted. Furthermore, the impact of diameter, fuel concentration, initial temperature, particle porosity, and the percentage of titanium as an additive fuel were investigated and observed. Adding only 5% titanium resulted in a 49% increase in flame propagation velocity and a 9.78% increase in flame temperature. Next, the effect of external imposed oscillations on the flame was examined. It was observed that the lower the base velocity, the more intense the flame oscillations. Additionally, the particle movement path under different forces was modeled, and finally, the equations of the edge flame were extracted and observed. The highest flame temperature is related to the extension of the stoichiometric line.

احتراق چهارگانه , تيتانيوم , ذرات متخلخل , آلومينيوم , بورون , لايكوپوديوم

Quaternary combustion , Titanium , Porous Particles , Lycopodium , Aluminium , Boron

alijanloo ali

dr.bidabadi mehdi