عنوان
طراحي و ساخت پيش‌مخلوط كن براي مشعل متخلخل استوانه اي
نويسنده اصلي
ايرواني، زهرا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
انتشار آلاينده ها يكي از عوامل موثر بر تغييرات اقليمي شديد در جهان است و كشور هاي توليدكننده آن ها همواره در تلاش براي كاهش توليد اين آلاينده ها هستند. با وجود مشكلاتي كه سوخت هاي هيدروكربني دارند و علي رغم بهره گيري روزافزون از انرژي هاي خورشيدي، برق آبي، هسته اي، بادي و ساير منابع تجديد پذير همچنان در فرايند احتراق، سوخت هاي هيدروكربني جايگاه خاصي دارند. اهميت بالاي موضوع كاهش آلاينده هاي جو كره ي زمين كاملا مشخص است و در راستاي كاهش نرخ توليد برخي آلاينده CO در اين پژوهش پيش مخلوط كني طراحي، تحليل و ساخته شده است تا با بهره گيري از آن در مشعل هاي متخلخل استوانه اي گامي در بهسوزي سوخت هاي مصرفي برداشته شود.
در اين پروژه هدف اصلي طراحي و ساخت يك پيش مخلوط كن سوخت (گاز طبيعي) و هوا براي يك مشعل متخلخل استوانه اي صنعتي بوده است. مشعل مذكور پيش از اين در قالب يك پروژه كارشناسي ارشد ساخته شده است و اكنون در آزمايشگاه ترموديناميك دانشكده مكانيك دانشگاه صنعتي اصفهان بر روي دستگاه محفظه احتراق موجود مي باشد.
پيش مخلوط كن مورد مطالعه در اين پروژه به نحوي طراحي شده است كه مخلوطي كاملا يكنواخت با بهترين اختلاط سوخت و هوا ايجاد كند. علاوه بر ايجاد مخلوط يكنواخت و با كيفيت بالا، هدف كاهش قابل توجه آلاينده توليد شده در مشعل متخلخل نيز بوده است. براورده كردن صد درصد چنين خواسته اي در عمل غيرممكن و بسيار دشوار به نظر مي رسد با اين وجود هدف آن بوده است كه تا حد ممكن به چنين حالتي نزديك شويم. لازم به ذكر است كه در طراحي اين پيش مخلوط كن مواردي از جمله ايمني، وزن، مقاومت، جنس، اندازه مناسب و ... رعايت گرديده است.
فرايند پروژه در چهار مرحله كلي صورت گرفته است: طراحي، تحليل، ساخت و آزمايش. در مرحله اول چندين طرح مفهومي ارائه گرديد كه در نهايت پس از تحليل، بررسي و مقايسه نتايج يك طرح برگزيده شد. سپس كدنويسي UDF و آناليز نتايج حاصل از تزريق سوخت و هوا در قطعه طراحي شده بررسي گرديد و در نهايت پس از اصلاحات لازم، طرح منتخب به منظور ساخت ساده تر، بهبود هايي داشت. پس از بهبود دادن طرح، قطعه مورد نظر ساخته شد و در آخر بر روي دستگاه محفظه احتراق نصب گرديد. در آخرين مرحله نيز قطعه تست شد و آزمايش هاي مورد نظر بر روي آن انجام گرديد.
در آزمايش هاي انجام شده تاثير مخلوط و همگن شدن سوخت و هوا بر پايداري، ميزان انتشار آلاينده CO و راندمان تابشي در يك مشعل با توان 150 كيلو وات مورد بررسي قرار گرفت و سپس مقادير حاصل از مشعل داراي پيش مخلوط كن و فاقد اين قطعه مقايسه گرديد. تمامي تست ها در شش محدوده نرخ آتش متفاوت انجام گرديد و نتايج نشان داد پس از نصب پيش مخلوط كن بر روي مشعل، به ازاي شرايط يكسان آزمايش، در مشعل استفاده شده توانايي اخذ نرخ آتش بالاتري مشاهده شده است. در پژوهش انجام شده اختلاف بين حداكثر و حداقل ميزان نرخ آتش kW/m2 463.2 بوده است، در حالي كه در پژوهش هاي پيشين اين اختلاف تنها برابر با kW/m2 272.73 بدست آمده بود. به طور كلي مي توان گفت نرخ آتش در حدود 40 درصد نسبت به آزمايش هاي قبلي و فاقد پيش مخلوط كن افزايش يافته و محدوده گسترده تري از نرخ آتش و تغييرات شعله در اين پروژه بررسي گرديده است.
غلظت آلاينده CO در محصولات احتراق در حالت قبلي در محدودهppm 100-650 بوده است كه پس از نصب پيش مخلوط كن اين محدوده بهppm 30-100 كاهش يافته است و اين مورد حاصل از اختلاط مناسب سوخت و هوا و احتراق كامل تر مشعل مي باشد. ميزان كاهش انتشار آلاينده CO به طور حدودي و در مقايسه با حالت بدون پيش مخلوط كن برابر با 77 درصد است.
شماره ركورد
219915
گرايش رشته تحصيلي
تبديل انرژي
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان