مطالعه عددي تاثير تزريق دي‌اكسيد كربن درون اكسيد كننده در احتراق متان- اكسيژن بدون شعله

Numerical Study of Carbon Dioxide Injection Effect into Oxidizer in Flameless Oxyfuel Combustion

هدف از مطالعه حاضر بررسي عددي تاثير تزريق دياكسيد كربن بر احتراق متان- اكسيژن بدون شعله مي‌باشد. بدين‌ منظور رژيم‌هاي مختلف تشكيل شده در احتراق متان- اكسيژن، توزيع دما و نرخ آزادسازي حرارت در مقادير مختلف تزريق دي‌اكسيد كربن، حداقل مقدار CO2 مورد نياز براي تزريق درون اكسيدكننده جهت دست‌يابي به احتراق متان- اكسيژن بدون شعله و بيشينه مقدار دي‌اكسيد كربن قابل تزريق درون اكسيدكننده مورد بررسي قرار گرفته‌ است. از حلگر شعله نفوذي جريان متقابل به‌منظور انجام شبيه‌سازي‌ها استفاده شده است. به‌منظور ارائه نتايج از حالتي مبنا با دماي پيش‌گرمايش 1400 كلوين استفاده شده است. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهند كه تزريق CO2درون اكسيدكننده منجر به كاهش دماي بيشينه و متوسط احتراقي مي‌گردد. در مقادير تزريق بالاتر از 80 درصد كسر مولي اكسيدكننده، اين تزريق سبب مي‌شود تا از بيشينه و متوسط دمايي نسبت به احتراق سوخت- هوا با تزريق نيتروژن داخل اكسيدكننده آن، كاسته شود. علاوه‌بر اين نتايج نشان‌دهنده آن است كه تا قبل از دست‌يابي به احتراق بدون شعله، ميزان بيشينه دي‌اكسيد كربن قابل تزريق درون اكسيدكننده مقداري ثابت داشته و با افزايش دماي پيش‌گرمايش تغيير نمي‌كند.

The aim of present study is numerical investigation of carbon dioxide injection effect on the flameless oxy- fuel combustion. For this purpose, different subjects have been analyzed such as various regimes composed in oxy- fuel combustion, temperature distribution and heat release in different values carbon dioxide injection, minimum amount of CO2 for injection in oxidizer and maximum carbon dioxide injected into oxidizer. The counter flow diffusion flame solver used to steady and axisymmetric simulations. Also, a base condition is used with preheating temperature equal 1400K to deliver results. The obtained results show that injection of carbon dioxide into the oxidizer to reduce the maximum and mean combustion temperature. In the carbon dioxide injection over 80 percent of oxidizer mole fraction, this injection causes the maximum and average temperature reduced than air- fuel combustion with nitrogen injection into oxidizer. As well as, this results indicate that prior to achieve flameless combustion the maximum amount of carbon dioxide injectable into the oxidizer is constant and does not change by increasing of preheating temperature.