مطالعه عددی تاثیر پارامترهای ساختاری و عملکردی در احتراق غیر پیش‌آمیخته گاز طبیعی در سه لوله تابشی با هندسه‌های مختلف

در پژوهش حاضر به کمک ابزار دینامیک سیالات محاسباتی سه نوع لوله تابشی مستقیم، u شکل و w شکل با هم مقایسه شده‌اند. هندسه‌ها پس از طراحی، در نرم‌افزار گمبیت شبکه‌بندی شدند. استقلال از شبکه نیز برای هندسه wشکل که پیچیده‌ترین هندسه بود انجام شد. نتایج تحقیق نخست نشان داد که مقدار انتشار آلاینده اکسید نیتروژن در لوله تابشی u شکل در مقایسه با لوله‌های تابشی مستقیم و w شکل بیشترین مقدار و در نوع w شکل کمترین مقدار است. لوله تابشی w شکل نسبت به دو نوع دیگر دارای راندمان بیشتری (3/55 %) است. همچنین نسبت انتقال حرارت تابشی از سطح دیواره به کل انتقال حرارت از سطح دیواره در هر سه نوع لوله تابشی بالا و بیش از 90 درصد است. با فاصله گرفتن از دیوار لوله تابشی در هر سه نوع لوله مقدار تابش بر واحد سطح کاهش می‌یابد. همچنین بیشترین مقدار شدت تابش مربوط به لوله w شکل و پس از آن u شکل و درنهایت کمترین مقدار مربوط به لوله مستقیم می‌باشد.

Numerical Study of the Effects of Structural and Functional Parameters on Unmixed Combustion of Natural Gas in Three Radiant Tubes with Different Geometries

In the present study, with the aid of computational fluid dynamics tools three different radiant tubes including straight, ushape and wshape were compared. After designing the geometry, the grids generated for geometries in Gambit software. Grid independence was also performed for the Wshaped geometry, which was the most complex geometry. Firstly, the results showed that the amount of nitrogen oxide emission in the Ushaped radiant tube is the highest compared to direct and Wshaped radiant tubes and the lowest was in the Wshaped type. Wshaped radiant tube had the highest efficiency (55.3%) among all radiant tubes. Besides, the ratio of radiant heat transfer from the tube wall surface to the total heat transfer from it in all three types of radiant tubes was high and more than 90%. By moving away from the wall of the radiant tube in all tubes, the amount of radiation per unit area decreases. Furthermore, the highest amount of radiation intensity was devoted to the Wshaped tube, then the Ushaped tube, and finally the lowest amount was related to the direct tube.