بررسي عددي انتقال حرارت اجاق گازهاي خانگي جهت بهبود راندمان

Numerical Investigation of Heat Transfer from Domestic Gas Stoves Aimed to Improve their Thermal Performance

در اين تحقيق، تاثير مقدار و جهت حركت هواي هجومي به سمت يك شعله گاز مورد بررسي قرار گرفته است. هدف، بررسي ميزان انتقال حرارت از يك جت گرم (شعله) به يك صفحه ي موازي با جت (كف ظرف) مي باشد كه با قرار دادن ديواره هايي به اشكال مختلف در اطراف شعله، تغيير در مقدار و جهت هواي هجومي به سمت آن ارزيابي گرديده است. در همين راستا چند هندسه مختلف مدل سازي شده و براي هريك ميزان انتقال حرارت از جت گرم به صفحه ي موازي با آن (بازده حرارتي) محاسبه گرديده است. نتايج نشان مي دهد كه قرار دادن يك مرز جامد بين محيط و فضاي اطراف شعله موجب افزايش بازده حرارتي آن مي گردد كه كاهش اتلافات ناشي از انتقال حرارت جابجايي و انتقال حرارت تشعشعي علت اصلي اين افزايش است. در هر حالت، ميزان انتقال حرارت از ديواره ها بر بازده موثر بوده و عايق كردن مرز جامد موجب افزايش بازده گرديده است. همچنين، اگر بتوان هواي هجومي به سمت شعله را به صورت كنترل شده و از جهت پايين (زير مشعل) به جت نزديك كرد، بازده به طور قابل ملاحظه-اي افزايش مي يابد. پس از دست يابي به مناسب ترين طرح جهت بهترين عملكرد و بيشترين بازده مشعل، با انجام آزمايش هايي عملي ميزان آلاينده هاي ناشي از قرار دادن طرح نيز اندازه گيري گرديد كه نتايج قابل قبول بودند.

In this research, the effect of air flow; its amount and direction, moving toward the flame of gas stove is investigated. The aim of this study is to determine the heat transfer from a hot jet (flame) to a parallel plate (cookware bottom). This is achieved by inserting different barriers, designed to control the air ingress, between the jet and the ambient air. Results showed that installing a solid boundary around the flame causes the thermal efficiency to increase. The major reason for this increase is reduction of convection and radiation losses. In all cases, heat transfer from the barriers to the ambient air is shown to affect the thermal efficiency. Insolating the solid boundary causes to increasing the efficiency as well. It is also shown that the thermal efficiency is substantially improved if the ambient fresh air is directed from the bottom side of the flame. Finally, air pollution tests were conducted to see the effect of air ingress control. Experimental results confirmed no harmful effect on the environment