عنوان پایان‌نامه
اندازه گیری مشخصه های احتراقی (میدان دما، سرعت شعله ) حاصل از سوخت گازی زیست محیطی با روش اپتیکی با استفاده از تقریب خواص اپتیکی هوا واصلاح خواص اپتیکی گازها در مشعل متقارن محوری
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3251;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75091;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3251;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75091
- تاریخ دفاع
- ۱۴ تیر ۱۳۹۵
- دانشجو
- صدراله کرمی نژاد
- استاد راهنما
- حسین شکوهمند, مهدی اشجعی
- چکیده
- میدان دمایی و سرعت شعله به‌عنوان دو پارامتر مهم احتراق، نیازمند اندازه‌گیری دقیق می‌باشد. در این پایان‌نامه به بررسی تجربی اثر عدد رینولدز، نسبت هم ارزی و نوع سوخت بر شکل، ساختار و میدان دمایی شعله پیش ترکیب جریان آرام بر روی مشعل‌های متقارن محوری پرداخته می‌شود. مطالعه تجربی به کمک روش تداخل‌سنج ماک زندر با فرض در نظر گرفتن تأثیر گونه‌ها به‌منظور محاسبه دقیق میدان دمایی انجام‌شده است. برای محاسبه‌ی توزیع گونه‌ها از نرم‌افزار کمکین استفاده شده است. از مکانیزم Conaire et al. برای سوخت هیدروژن و مکانیزم Davis et al. برای گاز سنتز جهت تحلیل سینتیک احتراق استفاده شده است. از سوخت هیدروژن و دو ترکیب از گاز سنتز (50% هیدروژن + 50% کربن مونوکسید و 30% هیدروژن + 70% کربن مونوکسید) استفاده شده است. میدان دمایی سوخت هیدروژن در رینولدزهای 1250، 1600 و 2000 برای 5/2> ? >7/0 و سوخت گاز سنتز در رینولدزهای 1000، 1250 و 1500 برای 0/5 > ? > 7/0 بررسی‌شده است. نتایج نشان می‌دهد که نسبت هم ارزی و نوع سوخت اثر بیشتری نسبت به عدد رینولدز بر تغییرات ماکزیمم دمای شعله دارند. دمای شعله برای سوخت گاز سنتز نسبت به سوخت گاز هیدروژن به‌جز در حالت استوکیومتریک بالاتر می‌باشد که با افزایش کسر مولی کربن مونوکسید در ترکیب گاز سنتز، دمای آدیاباتیک شعله افزایش می‌یابد. سرعت شعله آرام به‌عنوان پارامتر دوم این پژوهش از روش شیلیرین اندازه‌گیری می‌شود. اثر نسبت هم ارزی، قطر مشعل و دبی ورودی بر سرعت شعله آرام بررسی می‌شود. سرعت شعله آرام در بازه وسیعی از نسبت هم ارزی برای این سوخت‌ها اندازه‌گیری شده است. ماکزیمم سرعت شعله برای گاز هیدروژن و گاز سنتز (50% هیدروژن + 50% کربن مونوکسید) به ترتیب در نسبت هم ارزی 1.6 و 2 مشاهده شد. افزایش دبی ورودی و افزایش قطر مشعل به ترتیب باعث کاهش انحنای موجود در مرز شعله و کاهش تأثیر جبهه شعله از مشعل می‌شود و درنهایت منجر به اندازه‌گیری دقیق‌تر سرعت شعله‌ی آرام می‌گردد. واژه‌های کلیدی: سرعت شعله آرام، میدان دمایی، شعله پیش ترکیب جریان آرام، روش تداخل‌سنج ماک زندر، روش شیلیرین
- Abstract
- Temperature field and laminar flame speed are two key parameters of combustion and must, therefore, be accurately measured. In this thesis, the Reynolds number, equivalence ratio and fuel type’s effect on shape, structure and temperature field of laminar premixed flame on axisymmetric burners are experimentally investigated. An experimental study using Mach-Zehnder interferometer method by considering the species effect to accurately calculate the temperature field has been investigated. Hydrogen fuel and two Syngas compositions ( %50 H2+ %50 CO and %30 H2+ %70 CO ) have been used in this thesis. Chemkin software has been used to compute the species distribution. The Conaire et al. mechanism for hydrogen fuel and the Davis et al. mechanism for Syngas have been used to kinetically analyze the combustion process. Temperature field of hydrogen fuel in Reynolds numbers of value 1250, 1600, and 2000 for range of 0.7<<2.5 and Syngas fuel in Reynolds numbers of 1000, 1250, and 1500 for range of 0.7<ً?<5.0 are investigated. Results represent that the equivalence ratio and fuel’s type have more effect on differences of maximum flame temperature compared to Reynolds number. Flame temperature for Syngas fuel compared to hydrogen fuel is higher - except for the stoichiometric condition- and increasing the mole fraction of the carbon monoxide in Syngas composition will increase flame adiabatic temperature. Laminar flame speed is measured in this thesis as a second parameter using the Schlieren method. Equivalence ratio, burner diameter and inlet flow rate effects on laminar flame speed are investigated. Laminar flame speed in a wide range of equivalence ratio has been measured for these fuels. Maximum flame speed for hydrogen gas and Syngas (%50 hydrogen+%50 carbon monoxide) are observed at the equivalence ratio of 1.6 and 2, respectively. Increasing the inlet flow rate and burners diameter will cause a decrease in the curvature of flame front and decrease in burner’s effect on flame front, respectively. These will eventually give rise to a more accurate measurement of the laminar flame speed. Keywords: Laminar flame speed, Temperature field, Laminar premixed flame, Mach-Zehnder interferometer, Schlieren method
