بررسي آزمايشگاهي و عددي اثر زاويه چرخش هواي ورودي بر دما و تشكيل آلاينده‌هاي CO و NO در يك كوره سوخت مايع

Experimental and Numerical Investigation of the Inlet Air Swirl Angle Effects on Temperature Profile and CO, NO Pollutants

در مقاله حاضر، مطالعه عددي و آزمايشگاهي يك كوره سوخت مايع، جهت بررسي اثر زاويه چرخش هواي ورودي (زاويه هواي ورودي با محور مركزي كوره) بر دما و تشكيل آلاينده‌هاي CO و NO انجام شده است. غلظت آلاينده‌هاي CO و NO در امتداد محور مركزي كوره، توسط دستگاه گازآناليزر اندازه‌گيري گرديده است. مقايسه نتايج شبيه‌سازي عددي مسيله با نتايج آزمايشگاهي، توافق قابل قبولي را نشان مي‌دهد. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد كه اثر زاويه هواي ورودي بر دما و غلظت آلاينده‌هاي داخل كوره بسيار قابل توجه است و وجود مقدار بهينه‌اي از چرخش در جريان مي‌تواند با بهبود عمل اختلاط سوخت و هوا، موجب افزايش راندمان حرارتي و كاهش آلاينده‌ها گردد. افزايش زاويه چرخش هواي ورودي از صفر تا 75 درجه موجب افزايش دماي شعله و توليد NO تا يك مقدار ماكزيمم و سپس كاهش آنها مي‌شود. نتايج همچنين نشان مي‌دهد كه زواياي چرخش بزرگ هواي ورودي مانند 75 درجه ، باعث كاهش راندمان حرارتي و افزايش غلظت آلاينده CO در خروجي كوره مي‌شود. اين در حالي است كه زواياي چرخش كوچك نيز كاهش راندمان حرارتي و افزايش غلظت آلاينده CO را در خروجي كوره به دنبال دارد. با توجه به نتايج به دست آمده در اين پژوهش، مي‌توان زاويه پره‌هاي هواي ورودي در مشعل را به گونه‌اي طراحي كرد كه توليد آلاينده‌ها و عملكرد كوره در شرايط مطلوبي باشد.

In the present paper, experimental and numerical investigation of a laboratory oil furnace have been done to study the effect of inlet air swirl angle on temperature and generating of pollutant CO and NO. The Concentration of pollutant CO and NO on the centerline of the furnace have been measured using gas analyzer. The numerical results are in good agreement with experimental data. The results show that the effect of vane swirl angle on the pollutant emission is significant and an optimum vane swirl angle can cause enhancement of thermal efficiency and reduction in pollutant emission. Increasing vane angle from 0 to 75 degree caused to first increase temperature and pollutant NO to a maximum value and then decreases them. Also, the results show that very large and small vane swirl angles cause to increase the concentration of CO outlet of the furnace and reduction of thermal efficiency. According to the results obtained in this study, the vane swirl angle of inlet air in the furnace can be adjusted to optimize pollutant generation and operation of furnace in desirable condition.