بررسي سينتيكي سرعت شعله‌ي مخلوط پيش‌آميخته‌ي آمونياك/متان در شرايط مختلف پيش‌گرمايش

Kinetic study of flame speed of premixed ammonia/methane mixture under different preheating conditions

آمونياك يك سوخت با پتانسيل براي جايگزيني سوخت‌هاي هيدروكربني مرسوم، به منظور دستيابي به اقتصاد كم‌كربن محسوب مي‌شود. به منظور استفاده‌ي صنعتي از اين سوخت، نيازمند اطلاعات و درك از ويژگي‌هاي احتراقي اين سوخت هستيم، به همين منظور، در اين پژوهش سرعت شعله‌ي مخلوط آمونياك/متان در شرايط پيش‌گرمايش به صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است. چهار مكانيزم Okafor، reduced Okafor، San Diego و GRI-Mech 3.0 براي اين پژوهش انتخاب شده‌اند كه با مقايسه‌ي اوليه‌ي مقادير محاسبه شده توسط اين مكانيزم‌ها با مقادير تجربي موجود در ادبيات موضوع، دو مكانيزم reduced Okafor و GRI-Mech 3.0 به منظور بررسي رفتار سرعت شعله‌ي آمونياك/متان در شرايط پيش‌گرمايش مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج نشان مي‌دهند كه پيش‌گرمايش باعث افزايش سرعت شعله خواهد شد. پيش‌گرمايش اثرگذاري بيشتري در شرايط كم‌سوخت و پر‌سوخت نسبت به حالت استوكيومتري داراست. هم‌چنين با پيش‌گرمايش مخلوط آمونياك/متان در كسر مولي 0/2 متان در شرايط استوكيومتري تا دماي 600 كلوين، سرعت شعله‌ي اين مخلوط به حدود سرعت شعله‌ي متان خالص مي‌رسد.

Toward low carbon economy, Ammonia is known as a fuel with high capabilities to replace hydrocarbon fuels. However, industrial use of this fuel needs a full understanding of its combustion characteristics. Therefore, the present study numerically investigates the flame speed of ammonia/methane mixture under preheating conditions. In the first place, four mechanisms, namely Okafor, reduced Okafor, San Diego and GRI-Mech 3.0 were chosen for the numerical computations. Afterwards, with comparison of calculated data with experimental values, reduced Okafor and GRI-Mech 3.0 mechanisms were applied to study ammonia/methane mixture flame speed in preheating conditions. Results show that preheating yields to flame speed augmentation, which is more sensible at lean and rich mixtures in comparison with stochiometric condition. Moreover, by preheating of ammonia/methane mixture with xCH4=0.2 to 600 K in stochiometric condition, flame speed reaches to the range of pure methane flame speed.