مقایسه مکانیزم های احتراقی DRM22 و GRI3.0 در ایجاد احتراق بدون شعله در یک کوره آزمایشگاهی

نوع مقاله : ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

چکیده

با پیشرفت علوم و توسعه فناوری، فرایندهای نوینی در حوزه احتراق بوجود آمدند که مهم­ترین هدف آن­ها بهینه‌سازی مصرف سوخت، افزایش بازده و خصوصا کاهش میزان آلایندهای گازی ( نظیر اکسیدهای نیتروژن و مونواکسید کربن) بوده است. یکی از این فناوری­های جدید، فرایند احتراق بدون شعله­ می ­باشد که بر پایه پیش گرمایش سوخت و هوا و رقیق سازی اکسیژن موجود در هوا به کمک بازچرخانی گازهای احتراقی به منظور ایجاد اختلاط مناسب واکنش‌دهنده ­ها بنا شده ­است. در پژوهش حاضر، احتراق بدون شعله گاز متان در یک محفظه احتراق آزمایشگاهی شبیه ­سازی شده و نتایج آن در دو حالت استفاده از مکانیزم ­های احتراقی DRM22 (مکانیزم کاهش یافته) و GRI3.0 (مکانیزم کامل) مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن است که مکانیزم های ذکر شده قادر هستند توزیع دما و گونه ­های شیمیایی را به ترتیب با خطای 1/66 و 4/7 درصد و با دقت خوبی نسبت به نتایج تجربی محاسبه کنند. در مورد NOX نیز با وجود 26 درصد اختلاف بین دو مکانیزم، مکانیزم GRI3.0 کمی بیشتر از حد انتظار غلظت آن ­را محاسبه می­ نمود. به صورت متوسط مکانیزم DRM22 به نتایج تجربی نزدیکتر بوده و زمان محاسبات کمتری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparison of DRM22 and GRI3.0 Combustion Mechanisms in Creating Flameless Combustion in a Lab-Scale Furnace

نویسندگان [English]

  • Mohamad Amin Zamani 1
  • Mohamad Hasan Saidi 2
1 PhD candidate in mechanical engineering, Sharif University of Technology
2 Professor in mechanical engineering, Sharif University of Technology
چکیده [English]

With the progress of science and technology, new processes were created in combustion, the most important goal of which was to optimize fuel consumption, increase efficiency, and specifically reduce the amounts of gaseous pollutants (such as nitrogen oxides and carbon monoxide). One of these new technologies is flameless combustion, which is based on the preheating of fuel and air and the dilution of oxygen in the air with the recirculation of combustion gases to create a proper mixing of the reactants. In the present study, the flameless combustion of methane gas is simulated in a laboratory combustion chamber. Its results are compared in two modes of using DRM22 (as a reduced mechanism) and GRI3.0 (as a complete mechanism). The results show that the mentioned mechanisms are able to calculate the distribution of temperature and chemical species with an error of 1.66% and 4.7% respectively, and with good accuracy compared to the experimental results. In the case of NOX, despite the 26% difference between the two mechanisms, the GRI3.0 mechanism calculated its concentration slightly more than expected. On average, the DRM22 mechanism is closer to the experimental results and has less calculation time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flameless Combustion
  • Fuel Consumption
  • Recirculation of Combustion Gases Gaseous Pollutants
  • Combustion Mechanisms

مراجع

[1] JA. Wünning, JG. Wünning, "Flameless oxidation to reduce thermal NO formation," Progress in Energy and Combustion Science, vol. 23, No. 1, pp. 81-94, 1997.
[2] قاسم. خبازیان، جواد. امینیان، رامین. حقیقی خوشخو، "پیاده سازی و تحلیل اقتصادی احتراق بدون شعله در یک دیگ بخار آزمایشگاهی"، نشریه علمی- پژوهشی سوخت و احتراق، سال دوازدهم، شماره سوم، 1397.
[3] Ullmann, "Nitric acid, Nitrogen Oxides", Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. A, Germany: VCH Publishers, pp. 297-340, 1989.
[4] AEE. Khalil, VK. Arghode, AK. Gupta, SC. Lee, "Low calorific value fuelled distributed combustion with swirl for gas turbine applications", Applied energy, vol. 98, pp. 69-78, 2012.
[5] Zhiyi. Li, Stefanie Tomasch, Zhi X. Chen, Alessandro Parente, Ivar S. Ertesvå, Nedunchezhian Swaminathan, "Study of MILD combustion using LES and advanced analysis tools", Proceedings of the Combustion Institute, vol. 38, No.4 , pp. 5423-5432, 2021.
[6] Mingming. Huang, Ruichuan Li, Jikang Xu, Shen Cheng, Haoxin Deng, Bing Zhang, Zhiyu Rong, Yue Li, "Effect of thermal input, excess air coefficient and combustion mode on natural gas MILD combustion in industrial scale furnace", Fuel, vol. 302, pp. 121-179, 2021.
[7] M. F. A. Kazakov, Reduced Reaction Sets Based on GRI-Mech 1.2, a 19- species Reaction Set. 2019.
[8] S. Cao, C. Zou, Q Han, Y Liu, D Wu, C Zheng, "Numerical and experimental studies of NO formation mechanisms under methane moderate or intense low-oxygen dilution (MILD) combustion without heated air", Energy & Fuels, vol. 29, No. 3, pp. 1987-1996, 2015.
[9] D. He, Y Yu, Y Kuang, C Wang, "Analysis of EDC constants for predictions of methane MILD combustion", Fuel, vol. 324, pp. 124542, 2022

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار