بررسي آزمايشگاهي انتقال حرارت در مشعل متخلخل جهت استفاده در مصارف توان پايين

Experimental investigation of heat transfer in a porous burner to be used in low power application

در تحقيق حاضر يك مشعل متخلخل خانگي با سوخت گاز طبيعي جهت برآورد انتقال حرارت و سطح آلاينده‌هاي آن مورد بررسي آزمايشگاهي قرار گرفته است. مطابق استاندارد ملي، يك ظرف استاندارِ حاوي آب جهت انجام آزمون‌هاي بازده حرارتي، انتقال حرارت و آلاينده‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. محيط متخلخل مورد استفاده از جنس سيليكون كاربايد بوده و بر روي بستر آزموني كه به همين منظور طراحي و ساخته شده، نصب گرديده است. ظرف حاوي آب در طي يك فرايند گرمايشي و در محدوده‌ي كاري از نرخ اتش مشعل، بيشترين بازده حرارتي خود را با مقدار 29% و براي فاصله‌ي منتخب D=1.5 cm بين سطح مشعل و كف ظرف به دست آورده است. اين بازده، با كمترين ميزان انتشار آلاينده‌هاي NOx و CO كه به ترتيب 2.2ppm و 4ppm مي‌باشد، نيز همراه است. همچنين انتقال حرارت همرفتي كف ظرف و ديواره‌ي آن به ترتيب 58% و 28% به همراه تابش از سطح و تابش شعله كه به ترتيب 2% و 12% كلي انتقال حرارت را به خود اختصاص مي‌دهند. در آزمايش ديگر با ثابت بودن توان حرارتي مشعل، نسبت هم‌ارزي مشعل مورد بررسي قرار گرفته و بيشترين بازده حرارتي، متناظر با φ=0.998 و برابر با 23.9% به دست آمده است.

In the present study, a porous household burner with natural gas fuel has been investigated in a laboratory to estimate heat transfer and the level of its pollutants. According to the national standard, a standard container containing water has been used to perform tests of thermal efficiency, heat transfer and pollutants. The porous medium used is made of silicon carbide and is installed on a test bed designed and made for this purpose. The container containing water has achieved its maximum thermal efficiency with a value of 29% during a heating process and within the operating range of the burner rate for a selected distance of D = 1.5 cm between the surface of the burner and the bottom of the container. This efficiency is also associated with the lowest emissions of NOx and CO pollutants, which are 2.2ppm and 4ppm, respectively. Also, the convective heat transfer of the bottom of the dish and its wall, respectively, 58% and 28%, along with radiation from the surface and flame radiation, which account for 2% and 12% of the total heat transfer, respectively. In another experiment, with the constant heat output of the burner, the burner equivalence ratio was investigated and the highest thermal efficiency, corresponding to ? = 0.998 and equal to 23.9%, was obtained.