مطالعه عددي و آزمايشگاهي تاثير رقيق‌ساز N2 بر تشكيل آلاينده NOx در شعله پيش‌آميخته متان- هوا

Experimental and Numerical Study of N2 Dilution on NOx Emission in Methane-Air Premixed Flames

رقيق‌سازي به ‌عنوان يكي از روش‌هاي كاهش‌ دماي بيشينه محفظه‌ احتراق محسوب مي‌شود كه سبب كاهش تشكيل NO گرمايي مي‌شود. روش‌هاي كنترل تشكيل NOx همگي بر اساس كنترل دما و يا محدودكردن غلظت اكسيژن استوار است. در تحقيق حاضر، هدف مطالعه‌ عددي و آزمايشگاهي تاثير رقيق‌ساز N2 بر‌روي تشكيل آلاينده‌ NOx در شعله‌ پيش‌آميخته متان- هوا در محفظه‌‌ احتراق است. نتايج آزمايشگاهي با ساخت كوره‌اي با محفظه احتراق استوانه‌اي كه داراي تقارن محوري است به دست آمده¬اند. آزمايش¬ها براي نسبت‌هاي هم‌ارزي 7/0 تا 3/1 و نسبت‌هاي مختلف رقيق‌سازي انجام شده است. شبيه‌سازي احتراق به ‌وسيله زيربرنامه PREMIX نرم¬افزار CHEMKIN II و با استفاده از نسبت‌هاي مختلف رقيق‌سازN2 و در محدوده‌اي از نسبت‌هاي هم‌ارزي بررسي شده است. نتايج آزمايشگاهي و شبيه‌سازي نشان مي‌دهند كه با افزايش نسبت رقيق‌سازي دماي بيشينه شعله و انتشار آلاينده‌ NOx از محفظه احتراق كاهش مي‌يابند. همچنين نتايج آزمايشگاهي و شبيه‌سازي حاضر توافق خوبي را نشان مي‌دهند و روند نتايج به دست‌ آمده با نتايج آزمايشگاهي نيازكوف و همكاران مطابقت دارد.

Dilution is one of the ways to reduce maximum temperature in the combustion chamber, which in turn leads to a reduction in the formation of thermal NO. The methods to control NOxformation are all based on temperature control and/or reduction in oxygen concentration. In the present paper, the numerical and experimental studies aim to examine the effect of N2 dilution on the formation of the pollutant NOx in the premixed flame of methane-air in the combustion chamber. The experimental results were obtained by designing a furnace with a cylindrical combustion chamber which was asymmetrical. The experiments were conducted with the equivalence ratios 0.7 to 1.3 and various dilution ratios .Combustion simulation was studied using the Premix code of the CHEMKINII version and various N2 dilution ratios within a range of equivalence ratios. The experimental and simulation results indicated that by increasing the ratio of dilution, maximum temperature of the flame and emission of the pollutant NOx from the combustion chamber decreases. The experimental and simulation results are also in good agreement and the trends of the obtained results conform with the experimental results of Knyazkov et al.