بررسي عددي پارامترهاي مؤثر در انتقال حرارت تشعشعي فرايند احتراق اكسيژني كوره‌هاي گازي چرخشي

مطالعات زيادي در زمينه كوره‌هاي گازي جهت بهبود عملكرد و همچنين كاهش مشكلات زيست محيطي آن‌ها انجام شده‌است. استفاده از تكنولوژي احتراق مبتني بر سوخت اكسيژني يكي از روش‌هاي رايج در كاهش مشكلات زيست محيطي مي‌باشد. در كوره‌هاي گازي مبتني بر احتراق سوخت اكسيژني، با توجه به دماي بالاي شعله، انتقال حرارت تشعشعي بخش مهمي از شار حرارتي را تشكيل مي‌دهد و نقش مهمي در نحوه توزيع دماي شعله دارد. پارامترهاي مختلفي در انتقال حرارت تشعشعي كوره‌ها تأثير دارد. در اين پژوهش به بررسي تأثير ضريب تشعشع ديوارها، تركيب اكسيدكننده و چرخش جريان ورودي در كوره‌گازي هارول كه با سوخت متان كار مي‌كند پرداخته شد. از مدل  استاندارد، مدل جهت‌گيري گسسته و مدل اتلاف گردابه‌اي به‌ترتيب جهت مدل‌سازي آشفتگي جريان، تشعشع و فرايند احتراق استفاده شد. خواص تشعشعي محيط گازي با استفاده از مدل جمع وزني گازهاي خاكستري تعيين شد. نتايج نشان دادند كه با افزايش عدد چرخش از 0/2 به 1، شعله در اثر حركت چرخشي گازها به اندازه 92 ميلي‌متر به ديواره بالا و 100 ميلي‌متر به دهانه ورودي نزديك مي‌شود. اين امر سبب مي‌شود كه با افزايش عدد چرخش شار حرارتي ديوارها افزايش و شار حرارتي محوري كاهش يابد. با تغيير تركيب اكسيدكننده به علت تغيير در درصد و تركيبات گازهاي حاصل از احتراق، ميزان فعال بودن محيط گازي از نظر تشعشعي دچار تغيير مي‌شود. استفاده از نيتروژن در اكسيدكننده سبب مي‌شود دماي بيشينه 40 ميلي‌متر به‌سمت ديوار بالا حركت كند درحالي كه كربن دي اكسيد باعث تمركز شعله در محور مركزي مي‌گردد اگرچه افزايش درصد جرمي اكسيژن در اكسيدكننده فرايند پخش را بهبود مي‌بخشد. افزايش ضريب تشعشع ديوارها نيز موجب مي‌شود شعله متمركزتر شود و با افزايش ضريب تشعشع از 0 به 1، بيشينه دماي شعله 140 درجه كاهش مي‌يابد.