مطالعه آزمايشگاهي اثر نسبت هاي مختلف احتراق همزمان گازوئيل - گاز طبيعي بر ويژگي هاي ظاهري و انتقال حرارتي شعله

Experimental Study on the Effect of Different Gasoil-natural Gas Synchronous Combustion Ratio on Flame Structure and Heat Transfer Properties

در مشعل­ هاي گازسوز صنعتي به دليل وجود دماهاي بالا انتقال گرماي تابشي مهم­ترين مكانيزم انتقال گرما از شعله بوده و سهم قابل توجهي از صدور حرارت بايد توسط اين روش صورت گيرد. اين در حالي است كه مشعل­ه اي گازسوز به رغم استفاده فراوان در صنعت راندمان حرارتي مناسبي نداشته و اين امر مشكلات اقتصادي و كيفي متعددي را ايجاد نموده است. در تحقيق حاضر تاثير احتراق همزمان (هم سوزي) نسبت­هاي مختلف گازوئيل-گاز بر خصوصيات ظاهري و انتقال حرارتي شعله گاز طبيعي بررسي شده است. براي تعيين خصوصيات ظاهري شعله از روش تصويربرداري و پردازش تصوير بهره ­گيري شده است. همچنين تابش درخشاني شعله توسط نورسنج خورشيدي و تابش كلي آن توسط يك ترموپيل اندازه­ گيري شده است. با توجه به نقش مهم ذرات دوده در انتقال گرماي تابشي، از تلفيق خاصيت نورتابي شيميايي زرد و قرمز ذرات دوده با روش تصويربرداري مادون قرمز، امكان تعيين توزيع كيفي ذرات دوده در درون شعله فراهم شده است. همچنين خصوصيات تابش طيفي ذرات دوده توسط دستگاه اسپكتروفوتومتر BOMEM FTIR تعيين شده است. نتايج به دست آمده نشان مي­دهد كه هم سوزي قطرات گازوئيل در شعله گاز طبيعي، ضمن حذف ناحيه تمركز دما بالاي شعله از ابتداي مشعل، باعث ايجاد شعله ­اي حجيم و با توزيع دماي يكنواخت و نيز بهبود انتقال گرماي تابشي شعله و راندمان حرارتي آن خواهد گرديد؛ به‌طوري كه با افزايش نسبت هم سوزي از 0 تا 35%، دماي متوسط شعله از 735 K به 1088 K افزايش يافته و انتقال گرماي تابشي و راندمان حرارتي شعله نسبت به حالت بدون تزريق با ضرايب به ترتيب 2.35 و 1.55 افزايش خواهد يافت. اين در حالي است كه غلظت آلاينده هاي منوكسيد كربن و ناكس نيز از حد استاندارد تجاوز نخواهد كرد.

In industrial natural gas burner, due to high temperature of flame, radiation is the most important mode of heat transfer and a main portion of heat must be transferred via radiation. However, the natural gas burner does not have suitable thermal efficiency, which leads to several commercial and qualitative problem. In the present study, the impact of different synchronous combustion ratio of gasoil-natural gas on flame structure and heat transfer was investigated. The structural and outward flame properties were determined by photography and processing technique. Also, a Solar Power Meter and calibrated thermopile were used to determine the luminous radiation and the total radiation of flame, respectively. Due to the important role of soot particles in flame radiation, the combination of yellow and red chemiluminescence and IR photography of flame were employed to determine the qualitative distribution of soot particles in flame. Also, the spectral radiative characteristics of soot particles were measured by BOMEM FTIR. The result indicated that synchronous combustion of gasoil droplets into natural gas create a volume flame with uniform temperature and enhance the radiation and thermal efficiency of flame. Increase in synchronous combustion from 0 to 35%, rises the average temperature of flame from 735 K to 1088 K and enhance the radiation heat transfer and thermal efficiency 1.55 and 2.35 times greater than pure natural gas, respectively.