بررسي اثر ناخالصي سوخت در سرعت شعله آرام مخلوط رقيق متان

Inspection of Impurity effects on the methane laminar flame speed under lean and diluted conditions

در اين مقاله به مطالعه آزمايشگاهي سرعت شعله آرام و ويژگيهاي احتراقي مخلوط متان و هوا در غناي و در شرايط موتوري با سوخت رقيق، در محفظه حجم ثابت پرداخته شده است. همچنين گاز پروپان با نسبت حجمي 20% و 40% حجمي به عنوان ناخالصي و گازهاي نيتروژن، اكسيژن و دي اكسيد كربن نيز به عنوان رقيق كننده و شبيه ساز گازهاي برگشتي در موتور به مخلوط سوخت و هوا اضافه شد. شعاع لحظهاي شعله كروي و سرعت شعله آرام با در نظر گرفتن اثرات كشيدگي شعله با استفاده از روش عكسبرداري شيليرين و روش لبه يابي درنرم افزار متلب، اندازهگيري و محاسبه شد. مدلسازي عددي سرعت شعله نيز با نرم افزار كمكين و با استفاده از مكانيزم بهبود يافته سينتيكي انجام و تطابق خوبي با نتايج اندازه گيري سرعت شعله آرام آزمايشگاهي مشاهده شد. نتايج نشان دادكه افزايش پروپان به متان رقيق شده با دود برگشتي، باعث افزايش سرعت شعله آرام و تمايل به ناپايداري بيشتر شعله ميشود. همچنين ناپايداريهاي سلولي سطح شعله با دسته بندي ناپايداري هيدرو ديناميكي و نفوذ حرارتي مورد بحث قرار گرفته است.

In the present work, the experimental study was performed to investigate the flame propagation and combustion characteristics of methane (CH4)-air mixture in a constant-volume combustion vessel (CV) under lean (f= 0.7) and diluted engine-like condition. In addition, propane (C3H8) in two volume fractions of 20% and 40% was added to methane as the impurity and EGR gas. Schlieren photography of propagating spherical flame using a high speed camera and edge finding of flame pictures via a Matlab code was used to find the rate of flame instantaneous radius. The unstretched flame propagation speed and Markstein lengths were obtained via a nonlinear methodology in different chamber pressures. Flame speed modeling was performed using an improved version of kinetics model. The result showed that adding propane to methane increases the laminar flame speed and propensity of instability. The cellular instabilities for the diluted methane/propane–air flames were interpreted and evaluated in the viewpoint of the hydrodynamic and diffusional-thermal instabilities.