عنوان پایان‌نامه
بررسی تأثیرات افزودن نانو ذرات فلزی بر ساختار شعله با استفاده از روش اپتیکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3616;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81471;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3616;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81471
- تاریخ دفاع
- ۲۱ اسفند ۱۳۹۵
- دانشجو
- سهیل معصومی شهربابک
- استاد راهنما
- مهدی اشجعی, پدرام حنفی زاده
- چکیده
- این پژوهش به بررسی امکان‌پذیری استفاده از نانو ذرات آلومینیوم به‌عنوان یک مکمل سوختی می‌پردازد. تحقیق شامل دو بخش اصلی است. ابتدا ساختار شعله‌‌ی پیش ترکیب بوتان-هوا موردمطالعه قرار گرفت و سپس اثرگذاری نانو افزودنی‌های آلومینیوم بر میدان دمایی این شعله سنجیده شد. در این راستا با استفاده از روش تداخل‌سنجی ماخ-زندر میدان دمایی مشعل شیاری بررسی شد. آزمایش‌ها در اعداد رینولدز 25، 50 و 75 و گستره‌ی نسبت هم‌ارزی 0.8 تا 1.25 انجام شد و نانو ذرات آلومینیوم به‌عنوان افزودنی‌های سوختی با نسبت‌های جرمی 0.01 و 0.02 به سوخت گازی بوتان اضافه شدند. با ارزیابی نتایج بخش ابتدایی مشخص شد که ساختار ظاهری شعله به‌شدت وابسته به عدد رینولدز بوده و عدد رینولدز با ارتفاع حرارتی و عرض شعله رابطه‌ی مستقیم دارد. از طرفی اثر عدد رینولدز بر بیشینه دمای شعله ناچیز بوده هرچند که میانگین دمای شعله با بالا رفتن عدد رینولدز کمی افزایش می‌یابد. در مقابل نسبت هم‌ارزی به‌عنوان یکی از عوامل مؤثر بر میدان دمایی شعله و دمای بیشینه‌ی آن شناخته شد. همچنین نسبت هم‌ارزی بر ارتفاع حرارتی شعله تأثیرگذار بوده به‌نحوی‌که کمترین ارتفاع شعله در گستره‌ی نسبت هم‌ارزی 1.05 تا 1.15 اتفاق می‌افتد. نتایج بخش نهایی پژوهش اثر نانو افزودنی‌های آلومینیوم را بر ساختار شعله مشخص می‌سازد. ارتفاع حرارتی شعله در حضور نانو ذرات آلومینیوم کاهش می‌یابد که این پدیده نشان‌دهنده‌ی افزایش سرعت سوختن و کاهش زمان احتراق است. همچنین نانو ذرات آلومینیوم میدان دمایی و بیشینه دمای شعله را تحت تأثیر خود قرار می‌دهند. بیشینه دمای شعله در حضور نانو ذرات افزایش می‌یابد که این افزایش در اعداد رینولدز بالاتر مشهود‌تر است. علاوه بر این مکمل‌های نانو موجب بالا رفتن دمای میانگین شعله و درنتیجه افزایش شار حرارتی تولیدی می‌شوند.
- Abstract
- This research effort was conducted in order to determine the viability of utilizing aluminium nanoparticles as fuel supplements. The study was broken into two main parts; the first was a fundamental investigastion of butane-air flame structure, while the second was a determination of aluminium nanoparticle effects on the obtained temperature field. Butane-air flame generated from a slot burner. Temperature field measurements done by applying mach zehnder interferometry. Experiments were performed in different reynolds numbers (25, 50, 75) and equivalence ratios between 0.8 and 1.25. Aluminium nanoparticles were added in loadings ranging from 0 to 2% by weight. Primary section results illustrated that there is a significant correlation between flame structure and reynolds number. Flame height and depth were raised by increasinng reynolds number. Maximum flame temperature was not affected significantly by increasing reynolds number, however flame mean temperature raised slightly. Most effect on temperature field and maximun flame temperature was due to equivalence ratio changes. Equivalence ratio was also an important factor in determination of flame height so that minimum flame height reported in equivalence ratios between 1.05 and 1.15. The second part of research conclusions specifies the effect of nano additives on flame structure. Butane thermal flame height decreased in the precence of nano additives which means that aluminium nanoparticles can reduce burning time and raise burning rate. Flame temperature field was also affected by nano additives. Maximum temperature enhancement acquired by nano particle addition, which was more sensible in high reynolds numbers. Furthermore nano additives increased the average flame temperature which means that a higher heat flux can be obtained from the flame. keywords: Aluminium Nanoparticles, Mach Zehnder Interferometry, Temperature Field, Flame Structure.
