مطالعۀ سينتيكي اثر اندازۀ ذرات دوده در هم‌سوزي متان-كربن بر مؤلفه‌هاي سينتيكي و گونه‌هاي اساسي احتراق

Kinetic Effect of Carbon Particle Size on Species Emmisions and Characteristics of Methan-Soot Combustion

تابش پايين شعله آبي‌رنگ متان به چالشي در اكثر صنايع تبديل ‌شده است. حضور دوده و ذرات كربن در تركيب گاز متان، موجب افزايش سطح درخشندگي و تابش حرارتي شعله آن مي‌شود. اما اثر اين افزودني بر توليد آلاينده‌ها و همچنين روند واكنشي احتراق متان، موضوعي است كه كمتر به آن توجه شده است. در اين ‌بين، يكي از مولفه‌هاي مهم در اثرپذيري اين افزودني، اندازه ذرات كربن است. لذا در تحقيق حاضر در يك نگاه سينتيكي و با استفاده از روش EPM و مكانيزم GRI3.0، اثر افزودن ذرات بزرگ و ريز كربن به احتراق متان مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد افزودن ذرات ريز كربن به احتراق متان، با افزايش سطح واكنشي مكانيزم احتراق، باعث افزايش دماي آدياباتيك شعله و رشد كسر مولي آلاينده‌هاي احتراق مي‌شود. اما ذرات بزرگ كربن پس از تجزيه حرارتي در ناحيه پيش‌گرم، فعال‌ شده و در واكنش‌ها شركت مي‌كنند. ازاين‌رو افزايش دما و افزايش كسر مولي گونه‌هاي احتراق در مقايسه با حالت افزودن ذرات ريز كربن بسيار ناچيز است. همچنين نسبت هم‌ارزي بر رفتار دماي واكنش با افزودن دوده موثر بوده و براي ذرات ريز در همه نسبت هاي هم‌ارزي افزايش دما مشاهده مي شود.

Low radiation intensity heat transfer from methane blue flame has turned into a challenge in industry. The addition of soot into the flame can enhance the radiation. However, the effect of adding soot on chain reaction of methane combustion and NO & CO emissions has not been assessed. Furthermore, one of the most important factors to be considered is the size of the fine particles. Therefore, the chemical kinetics study of the addition of soot and the effect of particles size on methane combustion was studied by EPM method and GRI3.0 mechanism. The results indicated that adding fine particles leads to an increase in adiabatic temperature and NO and CO pollutants. However, large particles vaporize first in the preheat zone and their effects are less significant than fine particles. Also, equivalence ratio was an effective parameter on temperature variation caused by soot addition, and very fine soot particles led to an increase in temperature for all equivalence ratios.