مطالعه عددي شعله نفوذي جريان مخالف گاز طبيعي با رقيق سازي CO2

Numerical Study on Counterflow Diffusion Flames of Natural Gas with CO2 Dilution

نظر به اينكه گاز طبيعي در بخش اعظم جهان صنعتي به يك منبع انرژي بسيار مهم تبديل شده ‌است، بررسي ساختار شعله و اثر آلاينده هاي آن بر محيط زيست امري ضروري و اجتناب ناپذير است. در اين مقاله، احتراق گاز طبيعي كه تركيبي از هيدروكربن هايي مانند CH4، C2H6، C3H8و نيز گازهايN2، CO2، O2و H2است، با استفاده از مدل شعله نفوذي جريان مخالف، بررسي شده است. در اين تحقيق، منحني هاي دما، غلظت گونه ها و تركيبات NOxبا استفاده از حل عددي به دست آمده و اثر رقيق كننده CO2بر توزيع دما و نرخ توليد گونه ها بررسي شده است. با توجه به تكامل مناسبسازوكارGRI3.0در مدل سازي احتراق گاز طبيعي، اين سازوكار به عنوان سينتيك شيميايي انتخاب شده است. افزايش رقيق ساز CO2در سوخت باعث كاهش دمايبيشينهاحتراق مي شود كه اين به دليل كاهش غلظت واكنش دهنده ها و در نتيجه كاهش نرخ واكنش كلي است. رقيق ساز CO2همچنين بيشينه كسر مولي گونه-هاي آلاينده C2H2و NOرا كاهش مي دهد.

Since natural gas has become a very important energy source in most parts of the industrialize world, it is necessary to study the flame structure and the effect of its exhausts on the environment. In this paper, the combustion of natural gas, which is a combination of different hydrocarbons such as CH4, C2H6,and C3H8, and gasses like N2, CO2, and O2 and H2 has been investigated using the counterflow diffusion flame model. In this research, the profiles of temperature, species concentration, and NOx mixtures are determined using numerical solution and the CO2 diluent effect on temperature distribution and rate of species production are investigated. GRI3.0 mechanism is selected as the chemical kinetic in modeling natural gas combustion. Increasing the CO2 diluent in the fuel causes a reduction in the peak combustion temperature, which is caused by decreased concentration of reactants and consequently reduction in the general reaction rate. It also reduces the peak of mole fraction species of C2H2 and NO.