بررسي ميدان دما و ساختار شعله آرام جت‌هاي برخوردي مايل گاز لندفيل با استفاده از روش تجربي اينترفرومتري ماخ-زندر

Investigation of Temperature Field and Laminar Flame Structure of Inclined Impinging Jets by Interferometry Mach-Zehnder Experimental Method

امروزه به علت بحران انرژي و افزايش ميزان تقاضا، استفاده از سوخت‌هاي جايگزين ضروري مي‌باشد. گاز لندفيل محصول طبيعي تجزيه مواد آلي در محل دفن زباله‌ها مي‌باشد كه از متان و دي‌اكسيدكربن تشكيل شده است. شعله‌هاي برخوردي پيكربندي واحدي مي‌باشند كه منجر به افزايش ميزان اختلاط و بهبود راندمان فرآيند احتراق مي‌شوند.در اين مطالعه، به بررسي ميدان دمايي و ساختار شعله آرام پيش مخلوط لندفيل-هوا در مشعل‌هاي متقاطع برخوردي پرداخته شده است. براي بدست آوردن ميدان دمايي محصولات احتراق شعله حاصل شده از روش اينترفرومتري ماخ-زندر استفاده شده است. به منظور اعتبار سنجي نتايج، دماهاي بدست آمده از روش تداخل سنجي با نتايج استخراج شده از ترموكوپل مقايسه شدند و انطباق خوبي بين اين دو مشاهده شد. براي بررسي موقعيت قرارگيري مشعل‌ها در كنار يكديگر، اثرات زاويه و فاصله بين دو مشعل مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. اثر اين دو پارامتر در رژيم جريان آرام در حالي مورد مطالعه قرار گرفته است كه زاويه بين دو مشعل از 60 تا 100 درجه و فاصله بي‌بعد آن‌ها (S⁄D_h ) از 3.44 تا 9.63 تغيير مي‌كند. در بررسي زاويه بين مشعل‌ها مشاهده مي‌شود كه در مشعل‌هاي متقاطع، زاويه تاثير چنداني در بيشنه دما ندارند (3 درصد اختلاف براي بيشينه دما در هر حالت) اما بر ساختار شعله بسيار موثر مي‌باشد. از طرفي ديگر فاصله بين مشعل‌ها اثر چشمگيري بر بيشينه دما، ساختار شعله و ناحيه داغ بوجود آمده دارد.

Nowadays, due to energy crisis and the increase in the energy demand, the use of alternative fuels is essential. Landfill gas (LFG) is a natural product of the decomposition of organic material in landfills which is composed of methane and carbon dioxide. Impinging flames are a unique configuration which leads to an increase in the amount of mixing and improving combustion efficiency. In this study, temperature field and flame structure of laminar premixed flame of landfill-air in cross burners have been examined. The flame temperature field of combustion products was obtained by the Mach-Zehnder interferometry method. To validate the results, the obtained temperatures of Mach-Zehnder method were compared to measured data by thermocouples and good agreement was observed. The effects of angle and distance between two burners have been studied to investigate the effect of burner’s configuration on the flame structure. These two parameters in laminar flow regime have been studied, while the angle between two burners varied from 60 to 100 degrees and dimensionless distance (𝑠/𝐷ℎ) varied from 3.44 to 9.63. The obtained results showed the burner’s angle does not have much impact on the maximum flame temperature but the flame structure is affected significantly by this parameter. On the other hand, the distance between burners has strong effect on the maximum flame temperature, flame structure, and the region of maximum flame temperature.