مدل سازي احتراق نفت سفيد در محيط متخلخل

Numerical Simulation of Kerosene Combustion in Porous Media

در مقاله حاضر احتراق قطرات سوخت مايع معلق در هوا در داخل محيط متخلخل مورد بررسي قرار گرفته و با استفاده از حل عددي معادلات انــرژي و بقـاي اجزاي شيميايي، احتراق در يك محيط متخلخل مدل سازي شده است. قطرات سوخت به طور كامل در ناحيه پيش گرمايش تبخير شده و تركيب هوا و بخار سوخت وارد منطقه احتراق مي شود. براي مدل سازي احتراق از دو سازوكار احتراقي تك مرحله اي و پنچ مرحله-اي براي محاسبه نرخ تغييرات غلظت اجزاي شيــميايي اسـتفاده شده است. در مدل سازي تشعشع محيط متخلخل از روش شار تابش استفاده شده كه در آن، شار حرارتي توسط دستگاه معــادلات ديفرانسيلي مدل شده است. براي محاسـبه خواص ترمودينـاميكي از منحني هاي منـطبق شده بر خواص ترموديـناميكي اسـتفاده شده است. در اين مدل سازي عددي تاثير ضريب جذب بر روي توزيع دما، شار تشعشعي، كسر جرمي اجزا شيميايي، نرخ كاهش قطر قطرات، مقدار آلاينده ها، دما و فشار بحراني بررسي مي شود. مدل سازي نشان مي دهد كه در مشعل هايي كه ضريب جذب محيط متخلخل كمتر مي باشد گرماي تشعشعي منطقه تبخير افزايش يافته و در نتيجه مي توان از قطرات سوخت با قطر بزرگ تري استفاده كرد. در نتيجه با استفاده از محيط متخلخل با ضريب جذب پايين مشكل توليد قطرات با قطر خيلي كوچك حل مي شود.

This paper presents a numerical simulation of liquid fuel droplets combustion suspended in air in porous media. Solving the equations of conservation of energy and chemical components numerically, combustion in a porous medium is modeled. Fuel droplets vaporize and mix thoroughly in the preheating zone filled with air and then enter the combustion zone. Single-stage and five-stage combustion mechanisms were used for calculating the rate of change in the concentration of chemical constituents. For modeling of radiation heat flux of porous medium corresponding differential equations are used. Thermodynamic properties are obtained from the curves suggested in references. In this numerical model the effects of the absorption coefficient on temperature distribution, radiant flux and mass fraction of numerical components, droplet size, and the amount of pollutant are shown. The results indicate that in the porous medium with low absorption coefficient, the radiation flux is increased and thus can be used for larger diameter of the fuel droplets. As a consequence of using porous media with low absorption coefficient, the small size fuel droplets are produced more easily.