بررسي عددي اثر تشعشعي گاز عملگر بر رفتار حرارتي مشعل متخلخل تابشي

Gas Radiation Effect on Thermal Characteristics of Porous Radiant Burner

در كار صورت گرفته به بررسي عملكرد يك مشعل متخلخل تحت اثر يك گاز عملگر تشعشعي پرداخته مي شود. مشعل هاي متخلخل براساس تبديل انرژي بين آنتالپي گاز عبوري و تشعشع حرارتي عمل مي كنند. در مطالعه حاضر فازهاي گاز و جامد در حالت عدم تعادل حرارتي قرار دارند و احتراق در مشعل توسط يك ناحيه توليد حرارت با توزيع غيريكنواخت سهموي شبيه سازي مي شود. از آنجا كه محيط متخلخل يك جسم خاكستري درنظر گرفته مي شود، علاوه بر تبادل حرارتي جابه جايي با گاز، قابليت جذب، صدور و پخش تشعشع حرارتي را نيز دارد. به منظور تعيين دقيق تر رفتار حرارتي مشعل متخلخل، تشعشع گاز عبوري نيز درنظر گرفته شده و يك آناليز تيوري در مختصات دوبعدي و با درنظرگرفتن هر سه نوع انتقال حرارت جابه جايي، هدايت و تشعشع در محيط متخلخل و جريان گاز صورت گرفته است. جهت يافتن توزيع شار حرارت تشعشعي در محيط متخلخل از روش جهت هاي مجزا استفاده شده است و سپس معادلات به هم پيوسته انرژي فازهاي گاز و جامد به صورت همزمان در شرايط پايدار حل مي شوند. در نهايت اثر تشعشع گاز عملگر بر عملكرد مشعل متخلخل تابشي بررسي شده است. به-منظور صحت روش عددي در كار حاضر، نتايج به دست آمده با نتايج تيوري و تجربي محققان ديگر مقايسه شده است و تطابق خوبي مشاهده شده است.

Thermal characteristics of a porous radiant burner (PRB) including gas radiation effects are identified in the present study. This system operates on the basis of effective energy conversion method between flowing gas enthalpy and thermal radiation. In the PRB, the gas and solid phases are considered in non-local thermal equilibrium and combustion is modeled by considering a non-uniform heat generation zone. The porous media as a gray body, in addition to its convective heat exchange with the gas, can absorb, emit and scatter thermal radiation. In order to accurately determine the thermal characteristics of PRB, the gas radiation is also taken into account and a theoretical analysis is conducted for a two dimensional model, where convection, conduction and radiation take place simultaneously in porous medium and gas flow. Discrete ordinates method is used to obtain the distribution of radiative heat flux in the porous media and the coupled energy equations for the gas and porous medium in steady condition are solved numerically. The crucial influence of gas radiation effect on the systemʹs performance is thoroughly explored. A comparison has been made between the present numerical results and those reported by other investigators to validate the simulation for the gas radiative effect.