تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,304 |
تعداد مقالات | 15,961 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,313,518 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,072,766 |
شبیهسازی احتراق MILD میکرو ذرات زغالسنگ | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
مقاله 30، دوره 52، شماره 2 - شماره پیاپی 99، مرداد 1401، صفحه 279-288 اصل مقاله (737.06 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2022.26723.2199 | ||
نویسندگان | ||
امین جلالیان1؛ کیومرث مظاهری* 2 | ||
1دکترا، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
2استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
چکیده | ||
در کار حاضر احتراق MILD ذرات پودرشده زغالسنگ توسط مجموعه کد متنباز OpenFOAM، بهطور سهبعدی شبیهسازی شد. هدف از این کار، بررسی توانایی مدل احتراقی واکنشگاه آمیختهی جزئی برای مدلسازی احتراق MILD ذرات زغالسنگ است. این مدل دارای قابلیت احتراق آهنگ محدود است. مطابق مطالعات انجامشده، این امر تاکنون گزارش نشده است. این مطالعه عددی با معیار نتایج آزمایشگاهی محفظه احتراق IFRFانجام میشود و معادلات بقا بهطور همزمان حل میگردند؛ اثرات تقابل فازها با رویکرد اویلر-لاگرانژ، برهمکنش آشفتگی و احتراق در فاز گازی با روش واکنشگاه آمیختهی جزئی، تولید و مصرف گونهها توسط سینتیک کلی 4 مرحلهای جونز و لیندستد محاسبه میشوند. نتایج نشان داد که ترکیب مدلهای فوق، خصوصاً مدل واکنشگاه آمیختهی جزئی، توانایی خوبی در تخمین سرعت، دما و گونهها در شرایط احتراق MILD ذرات زغالسنگ دارد. دقت دما بیشتر از گونههاست، سینتیک کلی میتواند یکی از علل آن باشد. | ||
کلیدواژهها | ||
شبیهسازی احتراق؛ ذرات زغالسنگ؛ OpenFOAM؛ IFRF؛ واکنشگاه آمیختهی جزئی؛ MILD | ||
مراجع | ||
[1] Vascellari M., et al., Numerical simulation of pulverized coal MILD combustion using a new heterogeneous combustion submodel, Flow Turbul. Combust., Vol. 92, pp. 319–345, 2014.
[2] Toporov D., Combustion of pulverised coal in a mixture of oxygen and recycled flue gas, Waltham: Elsevier, 2014.
[3] Schaffel N., et al., Mathematical modeling of MILD combustion of pulverized coal, Comb. Flame, Vol. 156, No. 9, pp. 1771–1784, 2009.
[4] ملکی آ. و آگاه ا.، بررسی وضعیت زغال سنگ ایران نسبت به جهان، دومین کنگره ملی ذغال سنگ ایران، کرمان، ایران، 2014.
[5] Weber R., et al., On the (MILD) combustion of gaseous, liquid, and solid fuels in high temperature preheated air, Proc. Combust. Inst., Vol. 30, No. 2, pp. 2623–2629, 2005.
[6] Tsuji H. et. al, High temperature air combustion From Energy Conservation topollution reduction, CRC, 2003.
[7] Katsuki M. et. al, The science and technology of combustion in highly preheated air, Symposium on combustion, Vol. 27, No. 2, pp. 3135–3146, 1998.
[8] Kim J. et al., Numerical modelling of MILD combustion for coal, Prog. Comput. Fluid Dyn., Vol. 7, No. 6, 2007.
[9] Zhang H. et al., Development of high temperature air combustion technology in pulverized fossil fuel fired boilers, Proc. Combust. Inst., Vol. 31, No. 2, pp. 2779–2785, 2007.
[10] مردانی ا.، اثر دینامیک جریان و مکانیزم شیمیایی بر شعله در رژیم احتراقیHiTAC، رساله دکتری، دانشگاه امیرکبیر، 1389.
[11] Galletti C. et. al, Numerical and experimental investigation of a mild combustion burner, Comb. Flame, Vol. 151, pp. 649–664, 2007.
[12] Orsino S. et. al, Excess enthalpy combustion of coal, IFRF Doc, No. F46/y/3, 2000.
[13] Cavaliere A. et al., Mild combustion, Prog. Energy Combust. Sci., Vol. 30, No. 4, pp. 329–366, 2004.
[14] Lockwood F., Simulation of pulverised coal test furnace performance, Fuel, Vol. 77, No. 12, pp. 1329–1337, 1998.
[15] Stadler H., Experimental and numerical investigation of flameless pulverised coal combustion, PhD thesis, RWTH Aachen University, 2010.
[16] Vascellari M. et. al, Influence of turbulence-chemical interaction on CFD pulverized coal MILD combustion modeling, Fuel, Vol. 101, pp. 90–101, 2012.
[17] Mei Z. et. al, Influences of reactant injection velocities on moderate or intense low-oxygen dilution coal combustion, Energy & Fuels, Vol. 28, No. 1, pp. 369–384, 2013.
[18] Weidmann M. et al., Experimental characterization of pulverized coal MILD flameless combustion from detailed measurements in a pilot-scale facility, Comb. Flame, Vol. 168, pp. 365–377, 2016.
[19] Iavarone S. et al., An a priori assessment of the Partially Stirred Reactor (PaSR) model for MILD combustion, Proceedings of the Combustion Institute, pp. 1-12, 2020.
[20] Christ D., The effect of char kinetics on the combustion of pulverized coal under oxyfuel conditions, PhD Thesis, RWTH Aachen University, 2013.
[21] Zhao X., Transported PDF modeling of pulverized coal jet flames, Comb. Flame, Vol. 161, No. 7, pp. 1866–1882, 2014.
[22] Ku X. et al., Eulerian−lagrangian simulation of biomass gasification behavior in a high-temperature entrained-flow reactor, Energy and Fuels, Vol. 28, pp. 5184−5196, 2014.
[23] Versteeg H., Malalasekera W., An introduction to computational fluid dynamics, England: Pearson, 2007.
[24] جلالیان ا. و مظاهری ک.، مقایسه اثرات چند سینتیک شیمیایی کلی بر شبیهسازی سهبعدی شعله برخاسته متان، مجله مهندسی مکانیک مدرس، د. 17، ش. 8، ص 105-116، 1396.
[25] ANSYSInc, ANSYS fluent theory guide, release 17, USA, 2015.
[26] Heikkinen J., Characterisation of supplementary fuels for co-combustion with pulverised coal, PhD Thesis, Delft University of Technology, 2005.
[27] Modest M., Radiative heat transfer, 2nd ed. California: Academic Press, 2003.
[28] جلالیان، ا.، مطالعه عددی اثر هندسهی محفظهی پیشگرمایش مشعل PRP بر آلایندهی NOx در بویلر زغالسنگ، تربیت مدرس، 1397.
[29] Bidi M. et al., Numerical analysis of methane–air combustion considering radiation effect, Energy Convers. Manag., Vol. 49, No. 12, pp. 3634–3647, 2008.
[30] S. Workshop, Submodels radiation, Sandia National Laboratories, 2012.
[31] Poinsot T. and D. Veynante, Theoretical and numerical combustion. Philadelphia: RT Edwards, 2005.
[32] ESI Group (OpenFOAM), OpenCFD Release OpenFOAM® v1612+, OpenCFD Ltd, 2016.
[33] Magnussen B., Modeling of nox and soot formation by the eddy dissipation concept, International Flame Research Foundation First Topic, pp. 26–29, October 17-19, 1989.
[34] Chomiak J., et al., Flame liftoff in diesel sprays, Symposium on Combustion, Vol. 26, No. 2, pp. 2557–2564, 1996.
[35] لاهیجانی م. و امامی س.، بررسی تاثیر تعداد حفره بر بازده احتراقی و ضریب بازیافت فشار سکون در محفظه احتراق مافوق صوت، نشریه علمی- پژوهشی سوخت و احتراق، س 13، ش 1، ص 98-117، 1399.
[36] Nordin N., Complex Chemistry Modeling of Diesel Spray Combustion, PhD Thesis, Göteborg, CTH, 2001.
[37] Afarin Y. et al., The effect of fuel inlet turbulence intensity on H2/CH4 flame structure of mild combustion using the LES method, Comb. Theory Model., Vol. 17, No.3, pp.1–28, 2012.
[38] Yeoh G., Computational techniques for multiphase flows, Oxford: Butterworth-Heinemann, 2010.
[39] ا. کاردگر، شبیه سازی احتراق سوخت های مشتق شده از زباله ها به منظور بررسی پارامترهای احتراقی آنها، دانشگاه تربیت مدرس، 1391.
[40] Badzioch S. et al., Kinetics of thermal decomposition of pulverized coal particles, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., Vol. 9, No. 4, pp. 521–530, 1970.
[41] Franchetti B. et al., Large eddy simulation of a pulverised coal jet flame, Proc. Comb. Inst., Vol. 34, pp. 2419–2426, 2013.
[42] Glassman I., Yetter R., Combustion, 4th ed. California: Elsevier Inc., 2008.
[43] Choi C., Kim C., Numerical investigation on the flow, combustion and NOx emission characteristics in a 500 MWe tangentially fired pulverized-coal boiler, Fuel, Vol. 88, No. 9, pp. 1720–1731, 2009.
[44] Kuang M. et al., Numerical investigation on combustion and NOx emissions of a down-fired 350 MWe utility boiler with multiple injection and multiple staging, Fuel Processing Technology, Vol. 109, pp. 32–42, 2013.
[45] Smoot L., Pulverized coal diffusion flames: A perspective through modeling, Symp. Combust., Vol. 18, pp. 1185–1202, 1981.
[46] Li Z. et al., Kinetic characteristics of pulverized coal combustion in the two-phase flow, Energy, Vol. 55, pp. 585–593, 2013.
[47] Mancini M. et al., On mathematical modelling of flameless combustion, Comb. Flame, Vol.150, No.1–2, pp.54–59, 2007.
[48] Wang H., et al., Combustion kinetic model uncertainty quantification, propagation and minimization, Prog. Energy Combust. Sci., Vol. 47, pp. 1–31, 2015. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 189 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 126 |