مطالعه آزمايشگاهي اثر هم سوزي گاز-گازوييل بر درخشندگي و انتقال حرارت تابشي شعله گاز طبيعي

An experimental study on the effect of synchronous combustion of gas-gasoil on luminosity and radiative heat transfer of natural gas flame

در تحقيق حاضر اثر هم سوزي گاز-گازوييل از طريق تزريق قطرات گازوييل به درون شعله گاز طبيعي بر درخشندگي و انتقال حرارت تابشي مورد مطالعه قرار گرفته است. تزريق قطرات با استفاده از يك نازل ميكروني تك پاشش با قطر 100 ميكرومتر و فشار پاشش 9 بار انجام شده است. براي اندازه گيري تابش درخشاني از يك آشكارساز فوتوولتاييك و براي اندازه گيري تابش كل شعله (تركيب تابش هاي حرارتي و درخشاني) از يك ترموپيل استفاده شده است. از تلفيق خاصيت نورتابي ذرات دوده با روش تصوير برداري مادون قرمز، امكان تعيين توزيع كيفي ذرات دوده به عنوان عنصر اصلي تابشي شعله و خصوصيات ظاهري شعله فراهم شده است. نتايج نشان مي دهد كه هم سوزي گاز-گازوييل با افزايش غلظت ذرات دوده، درخشندگي و سطح شعله را در مقايسه با حالت بدون تزريق به ترتيب 38 و 5/2 برابر افزايش مي دهد. همچنين در نسبت هم سوزي گازوييل به گاز %10 (بر مبناي جرمي)، تغييرات دماي شعله فقط 95 درجه سانتي گراد بوده درحالي‌كه انتقال حرارت تابشي شعله %52 بهبود يافته است. علت اصلي افزايش انتقال حرارت تابشي در هم سوزي گاز-گازوييل افزايش ضريب صدور تابش شعله در ناحيه مادون قرمز طيف امواج الكترومغناطيسي است. اين در حالي است كه تزريق قطرات گازوييل آلاينده هاي CO و NO را در مقايسه با حالت بدون تزريق 4 و ppm 35 افزايش مي دهد؛ اما به دليل پايين بودن دبي جرمي تزريق، اين افزايش در محدوده استاندارد آلاينده هاي خروجي قرار دارد.

This is a study of the effect of synchronous combustion of gas-gasoil, achieved through the injection of gasoil droplets into natural gas flame, on the flame luminosity and radiative heat transfer. Droplets were injected by a single-hole micro-nozzle with a hole diameter of 100 ?m and injection pressure of 9 bars. A photovoltaic cell was used to determine the luminous radiation and the total radiation of flame was measured by a thermopile. Also, the combination of chemiluminescence and IR photography of flame was employed to determine the qualitative distribution of soot particles in flame. The results show that the synchronous combustion of gas-gasoil raises the soot content of flame, leading to an increase of the luminosity and volume reaction of flame 38 and 2.5 times in comparison to the non-injection mode. Also, for the synchronous combustion of gasoil and gas with a mass fraction of 10%, the flame temperature changed only 95?C, whereas the flame radiation rose as much as 52%. The improvement of flame radiation in synchronous combustion of gas-gasoil is due to the enhancement of flame emissivity coefficient in the IR region of electromagnetic wavelengths. Meanwhile, the injection of gasoil droplets increased the CO and NO pollutants by 4 ppm and 35 ppm in comparison to the non-injection mode; due to the low mass flow rate of injection, however, the increase does not exceed the allowable limit for outlet pollution.