مطالعه تجربي پايدارسازي يك شعله غيرپيش‌آميخته آشفته با محيط متخلخل

Experimental study of a non-premixed turbulent flame stabilization with a porous medium

در اين تحقيق پايدارسازي يك شعله‌ي غيرپيش‌آميخته‌ي مغشوش به‌كمك محيط متخلخل، به‌صورت تجربي بررسي شده است. يكي از راه‌كارهاي ارايه شده براي پايدار كردن شعله و رسيدن به فن‌آوري احتراق با توان حرارتي بالا استفاده از محيط متخلخل در مشعل است. براي انجام آزمايش‌ها از يك مشعل غيرپيش‌آميخته با سوخت گاز طبيعي استفاده شده است. آزمايش‌ها ابتدا براي يك شعله غيرپيش‌آميخته‌ي معمولي و سپس براي يك شعله غيرپيش‌آميخته‌ي پايدار شده با محيط متخلخل انجام شده است. در شعله معمولي اثرات سرعت سوخت، سرعت هوا و نسبت هم‌ارزي بر طول شعله و مرز پايداري آن بررسي شده است. در شعله پايدار شده از محيط متخلخل سراميكي كاربيد سيليسيم با چگالي‌هاي حفره 10، 20 و 30 حفره در اينچ (به‌ترتيب 4، 8 و 12 حفره در سانتي‌متر) و در فواصل 5، 10 و 15 سانتي‌متري از مشعل استفاده شده است. شعله‌ي پايدار شده با محيط متخلخل به چهار رژيم تقسيم‌بندي شده است. با توجه به آزمايش‌ها مشاهده شد كه شعله معمولي در مخلوط‌هاي غني تشكيل مي‌شود و با افزايش نسبت هم‌ارزي طول شعله افزايش مي‌يابد. با توجه به نتايج به‌دست آمده در شعله پايدار شده با افزايش چگالي حفره امكان تشكيل شعله داخل محيط متخلخل افزايش مي‌يابد. هم‌چنين مشاهده شد كه تشكيل شعله در داخل محيط متخلخل در متوسط نسبت هم‌ارزي 63/0 بوده كه تقريباً با نسبت هم‌ارزي تشكيل شعله داخل محيط متخلخل در يك مشعل متخلخل پيش آميخته برابر است.

In this paper the stabilizing of non- premixed turbulent flame with a porous medium is studied experimentally. One of the approaches taken to stabilize the flame in high thermal capacity is the usage of the porous medium on the burner. A non-premixed burner with natural gas fuel is used. First, tests are carried out for the conventional burner and then for the combined burner with the carbide ceramics porous medium. In the conventional burner effects of fuel and air velocity and equivalence ratio on flame length, flame lift off and the stability limit are discussed. Porous silicon carbide ceramics with pore densities of 10ppi, 20ppi and 30ppi are used in the combined burner. Experiments are done at 5cm, 10cm and 15cm distances of porous medium from the burner. The viewed flames in the combined burner are grouped into four regimes. In conventional burner flame in a rich mixture is formed and flame length rises with increasing equivalence ratio. The results show that the porous medium with less pore density yields further possibility of flame formation in the medium. Moreover, it is observed that the flame is formed in the porous medium in an average equivalence ratio of ?=0.63, which is almost the equivalence ratio that an immersed flame is formed in a premixed porous burner.