بررسی آزمایشگاهی آلاینده ­های NOX وCO در محفظه احتراق ضربانی غیرپیش­ آمیخته

ممهدی هروی, حمید; مقصودی, امیر

بررسی آزمایشگاهی آلاینده های NOX وCO در محفظه احتراق ضربانی غیرپیش آمیخته

نویسندگان

حمید ممهدی هروی

امیر مقصودی

دانشکده فنی مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد، مشهد،ایران

چکیده

محفظه احتراق ضربانی دارای ساختاری ساده، هزینه کارکرد کم و قابل راه اندازی با انواع سوخت است. در این تحقیق، با ساخت محفظه‏ احتراق ضربانى، به بررسى تجربى برخی از عوامل مؤثر بر آلاینده های NOX و CO و همچنین دماى شعله و فرکانس احتراق پرداخته‏ شده است. دستگاه آزمایش به صورت غیر پیش آمیخته ساخته شده است. متغیرهاى کلیدى آزمایش دبى جریان سوخت ورودی و طول لوله‏ تخلیه هستند.نتایج حاصل از آزمایشها نشان می دهد که با کاهش دبی سوخت، غلظت NOX و CO کاهش یافته و به کمترین مقدار خود به ترتیب ppm 17 و ppm 65 می رسند. این مقدار NOX، در مقایسه با مشعل های معمولی که در حدود 58 تا ppm 138می باشد، بسیار مطلوب است. افزایش طول لوله تخلیه باعث کاهش غلظت آلاینده های NOX و CO و همچنین سبب کاهش فرکانس احتراق می شود. مقایسه نتایج حاصل با نتایج سایر محققان مطابقت خوبی را نشان می دهد.

تازه های تحقیق

· حالت ضربانی در یک گستره معین از دبی جرمی سوخت بهوجود میآید؛ در صورتی که دبی جرمی سوخت از حد پایین کمتر باشد، شعله خاموش شده و اگر دبی جرمی سوخت از حد بالا بیشتر باشد، شعله به صورت دایمی تشکیل میشود.

· افزایش دبى جریان سوخت منجر به افزایش دمای احتراق و افزایش آلایندههای NO_X و CO میشود.

· طول لوله تخلیه بر غلظت آلایندهها تاثیرگذار است به‏ طورى ‏که افزایش طول لوله تخلیه منجر به کاهش آلایندههای NO_X و CO میشود.

· با افزایش طول لوله تخلیه، فرکانس احتراق کاهش مىیابد.

· مقایسه نتایج با آزمایشهای سایر محققان مطابقت خوبی، بهخصوص از لحاظ کیفی، نشان میدهد و روند تغییرات، حتی با توجه به تفاوت در شرایط آزمایش، یکسان است.

کلیدواژه‌ها

محفظه احتراق ضربانی

غیر پیش آمیخته

مواد آلاینده

آزمایشگاهی

عنوان مقاله English

The Experimental Investigation of Pollutants of NO_X and CO in a Non-Premixed Pulse Combustor

نویسندگان English

Hamid Momahedi Heravi

Amir Maghsoodi

Faculty of Engineering, Department of Mechanical Engineering, Islamic Azad University, Mashhad Branch, Mashhad, Iran

چکیده English

Pulse combustors are simplest form of combustor with low cost and operating with different fuels. In this research a non-premixed pulse combustor is constructed and some factors affecting the NO_X, CO, flame temperature and frequency of combustion are experimentally investigated. The key variables of the experiments are the inlet mass flow rate of fuel and the tailpipe length. The results show that with decreasing the mass flow rate of fuel, the concentrations of NO_X and CO are reduced and reached to its minimum values of 17 and 65 ppm, respectively. This level of NO_X emission from pulse combustors is quoted to be generally lower than from conventional burners which reported to be 58-138 ppm. Increasing the tailpipe length causes the concentrations of NO_X and CO to be decreased and the frequency of combustion is also decreased. The results are compared with the results of other researchers and are in good agreement.

کلیدواژه‌ها English

Pulse combustor

Non premix

Pollutants

Experimental

1. A. A. Putnam, Combustion-Driven Oscillations in Industry, Elsevier, NY, 1971.

2. B. T. Zinn, “Pulse Combustion: Recent Applications and Research Issues,” Twenty-Fourth Symposium (international) on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh, PA, 1992, pp. 1297-1305.

3. B. T. Zinn, Pulse Combustion, The World and I magazine, Washington, DC, 1991, pp. 304-311.

4. J. M. Corliss, A. A. Putnam, M. J. Murphy, and D. W. Locklin, “NOx Emissions from Several Pulse Combustors,” Presented at the 105th ASME Winter Annual Meeting, New Orleans, La., Paper No. 84-JPGC-APC-2, 1984.

5. YA. B. Zeldoich, P. YA. Sadovnikov, and D. A. Frankkamenetskii, “Oxidation of Nitrogen in Combustion,” Academy of Sciences of the USSR, Inst. Chem. Phys. Moscow, 1947.

6. J. O. Keller, and I. Hongo, “Pulse Combustion: The Mechanisms of NO_X Production,” Combustion and Flam, 80, 1990, pp. 219-234.

7. J. O. Keller, T. T. Bramlette, P. K. Barr, and J. Alvarez, “NO_X and CO Emissions from a Pulse Combustor Operating in a Lean Premixed Mode,” Presented at the Western States Section, The Combustion Institute, Combustion and Flame, 99, 1994, pp. 460-466.

8. A. J. Beale, “Aerovalved Pulse Combustion”, PhD Dissertation, Div. of Mechanical Engineering and Energy Studies, Cardiff Univ., Cardiff Wales, UK, 1999.

9. H. W. Au-Yeung, C. P. Garner, and V. I. Hanby, “An Experimental Study of the Effects of Combustion Frequency and Pressure Amplitude on the NO Emissions from Pulse Combustors,” Journal of the Institute of Energy, 71, No. 489, 1998, pp. 204-208.

10. H. M. Heravi, “Integrated Physical and Chemical Modeling of Pulse Combustors,” PhD Dissertation, Div. of Mechanical Engineering and Energy Studies, Cardiff, Wales, UK, 2003.

11. R. J. Kee, F. M. Rupley, and J. A. Miller, ChemkinII: A Fortran Chemical Kinetics Package for the Analysis of Gas Phase Chemical Kinetics, Sandia National Laboratories Report No, SAND 89-8009, 1989.

12. P. Barham, K. J. A. Hargreaves, H. Ipakchi and W. C. Maskell, “Comparison and Analysis of NO_X and CO Emissions from 5 and 15 kw Gas-Fired Pulsed Combustors,” Energy Technology Center, Middlesex University, Bounds Green Road, London N11 2NQ, UK, 1991.

13. م. ملکی و ب. دیبایینیا، روشهای اندازهگیری در مهندسی، چاپ اول، انتشارات جهاد دانشگاهی، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1369.

14. J. E. Dec, J. O. Keller, and V. S. Arpaci, “Heat Transfer Enhancement in the Oscillating Turbulent Flow of a Pulse Combustor Tailpipe”, Int. J. Heat Mass Transfer, 35, No. 9, 1992, pp. 447-468.

15. H. M. Heravi, J. R. Dawson, P. J. Bowman, and N. Syred, “Primary Pollutant Prediction from Integrated Thermofluid-Kinetic Pulse Combustor Models,” Journal of Propulsion and Power, 21, No. 6, 2005, pp. 1092-1097.

16. L. Rayleigh, “The Explanation of Certain Acoustical Phenomena” Nature, 18, No. 455, July 1878, pp. 319-321.

17. A. Kilicarslan, and A. Arisoy, “Acoustic Analysis of a Liquefied Petroleum Gas-Fired Pulse Combustor,” Applied Acoustics, 69, 2008, pp. 770-777.