Heat Recirculation Effect on the Structure of Wood Dust Flame Propagation

مدلي تحليلي براي يك محفظه ي احتراق بسيار كوچك همراه با گردش حرارتي در آن، توسعه داده شد. در اين مقاله، ساختار شعله اي آرام، يك بعدي و پايا كه در پيش مخلوط همگني از ذرات چوب منتشر مي‌گردد، با در نظر گرفتن اثرات گردش حرارتي كه از طريق ساختار محفظه‌ي احتراق اعمال مي‌گردد، بررسي مي‌شود. ساختار شعله به سه ناحيه تقسيم مي‌شود: يك ناحيه ي پيشگرم-تبخير كه در آن نرخ واكنش شيميايي فاز گازي كوچك است، يك ناحيه‌ي واكنش بسيار باريك كه در آن جابجايي و نرخ تبخير ذرات سوخت كوچك است، و در آخر يك ناحيه‌ي جابجايي كه در آن جمله‌هاي مربوط به نفوذ در معادلات بقا كوچك هستند. در اين مدل فرض مي شود كه ذرات سوخت ابتدا تبخير مي‌شوند و تشكيل يك ساختار شيميايي مشخص را مي‌دهند. تحليلي كه در اين مقاله انجام شده است، به صورت حد مجانبي مي‌باشد. بررسي كلي اين مطالعه منجر به عبارت نويني براي سرعت سوزش غير خطي مي‌گردد كه در آن گردش حرارتي مدّ نظر قرار گرفته است. نتايج نشان دادند كه گردش حرارتي توسط پارامترهاي مختلف بر ساختار شعله تاثير مي‌گذارد. دماي شعله و سرعت سوزش مهمترين اين پارامترها هستند. همچنين افزايش نسبت هم ارزي و ريزتر كردن ذرات چوب به بهتر شدن و پايدار ماندن فرايند احتراق در ميكروكامباستور كمك مي‌كند..

A model for heat-recirculating micro combustor is developed. It investigates the structure of laminar, one-dimensional and steady state flame propagation in uniformly premixed wood particles with considering the effects of heat recirculation caused by configuration of micro combustor. The flame structure is divided into three regions: a preheat-devolatilization zone where the rate of the gas-phase chemical reaction is small; a narrow reaction zone where convection and the rate of devolatilization of the fuel particles are small; and finally a convection zone where diffusive terms in the conservation equation are small. In this model, it is assumed that the fuel particles vaporize first to yield a gaseous fuel of known chemical structure. The analysis is investigated in the asymptotic limit. The overall investigation of this study leads to a novel non-linear burning velocity correlation that heat recirculation term is considered to calculate it. The results shows that heat recirculation affect the flame structure by different parameters. Burning velocity and flame temperature are the most important of these parameters. Furthermore, as the equivalence ratio increases and the wood particle size decreases, the combustion process in micro combustor can be more stable.