بررسي اثر انتقال حرارت تشعشعي بر نرخ گرم شدن يك قطره سوخت در حضور چرخش داخلي قطره

Thermal Radiation Heat Transfer Effects on Single Fuel Droplet Heat up Considering it’s Internal Circulation

با توجه به بالا بودن دما در اكثر سيستم هاي احتراقي كه در آنها از پاشش سوخت استفاده مي شود، انتقال حرارت تشعشعي به قطره سوخت تزريق شده مي تواند در نرخ گرم شدن و در نتيجه در طول عمر قطرات داراي اهميت باشد. در اين مقاله اثر انتقال حرارت تشعشعي به دو صورت تابش جهت دار و تابش با تقارن كروي بر نرخ گرم شدن يك قطره سوخت با درنظر گرفتن چرخش داخلي آن مورد بررسي قرار گرفته است. حوزه سيال در داخل و خارج از قطره، با استفاده از روش حجم كنترل و در حضور انتقال حرارت تشعشعي به قطره، حل شده اند. از تيوري مي (Gustav Mie ) براي محاسبه شدت و توزيع تابش جهت دار و از مدل ساده سازي شده دمبروسكي (Leonid A. Dombrovsky ) براي محاسبه شدت و توزيع شعاعي تابش با تقارن كروي استفاده شده است. نتايج نشان مي دهد كه حداكثر جذب براي قطره اي از جنس دودكان در حالت تابش جهت دار عمدتاً در پشت قطره و در حالت تقارن كروي در سطح جلويي قطره اتفاق مي افتد. به علاوه از نتايج به دست مي آيد كه تابش جهت دار تاثير چنداني بر نرخ گرم شدن قطرات ندارد، اما تابش با تقارن كروي مي تواند نرخ گرم شدن قطره را تسريع كند.

High temperatures are often encountered in almost all of the combustion systems, therefore, thermal radiation heat transfer can influence the droplets heat up rate and consequently their life time. In this paper, the effect of thermal radiation heat transfer is investigated for two cases of directional and spherically symmetric illuminations. The flow and temperature fields insdie and outside of the droplet are solved numerically using control volume approach in the presence of thermal radiation. Mie theory is used for the case of directionally illuminated droplet and Dombrovsky’s simplified model is employed for the spherically symmetric illumination to determine the amount and distribution of the absorbed thermal heat inside the droplet. Maximum absorption for a dodecane droplet occurs at the back of the droplet when subjected to directional illumination, while it happens on the surface of the droplet for spherically symmetric illumination. Results show that the heat up rate is less affected by directional radiation whereas spherically symmetric radiation enhances the heat up rate.