بررسی تاثیر فیزیکی و شیمیایی تزریق دی‌اکسیدکربن با مقادیر پیش‌گرمایش مختلف در احتراق بدون شعله

هدف از مطالعه حاضر شبیه‌سازی عددی مشعل بدون شعله همراه با تزریق دی اکسید کربن درون جریان اکسید کننده با استفاده از نرم افزار متن باز اپن‌فوم است. همچنین اثر مقادیر مختلف دمای پیش گرمایش اکسیدکننده در آن مورد مطالعه قرار گرفته است. به‌منظور انجام شبیه‌سازی ها از مدل احتراقی پی.آ.اِس.آر، مدل آشفتگی کا-اپسیلون استاندارد با ضرایب اصلاح شده و همچنین مدل تشعشعی فاز گسسته همراه با محاسبه ضرایب جذب و گسیل با استفاده از مدل دبلیو.اِس.جی.جی.اِم با ضرایب گاز غیرخاکستری استفاده شده است. نتایج بدست آمده از مطالعه حاضر نشان‌دهنده آن است که اثرات فیزیکی ناشی از تزریق دیاکسید کربن منجر به کاهش میزان آزادسازی حرارت و میزان کربن مونوکسید تولید شده می‌گردد در حالی‌که اثرات شیمیایی این تزریق منجر به افزایش قابل توجهی در این مقادیر می‌شود. افزایش میزان کسر جرمی تزریق از0/25 به 0/75 منجر به تغییر بیشینه کسر جرمی مونوکسید کربن تولید شده از0/05 به 0/072 می‌شود. همچنین با افزایش دمای اکسیدکننده بر تاثیر شیمیایی تزریق بر روی ساختار شعله و انتشار آلاینده مونوکسید کربن افزوده می‌شود. همچنین تاثیر شیمیایی تزریق دیاکسید کربن بر روی تولید آلاینده ناکس به صورتی است که با افزایش دما منجر به افزایش میزان ناکس منتشر شده می‌شود.

Chemical and Physical Effects of Carbon Dioxide Injection with Different Preheating Temperature in Flameless Combustion

The purpose of the present study is the numerical simulation of the flameless burner with carbon dioxide injection into the oxidizer stream using OpenFOAM software. Also, the effect of different amounts of oxidizer preheating temperature has been studied. In order to perform simulations from the partially stirred reactor combustion model, the standard kε turbulence model with modified coefficients and discrete phase radiation model with the calculation of adsorption and emission coefficients using weighted sum of gray gases mode model with nongray gas coefficients have been used. The results of the present study indicate that the physical effects of carbon dioxide degradation will reduce the amount of heat release and the amount of carbon monoxide produced, while the chemical effects of this injection result in a significant increase in these amounts. Increasing the mass fraction of injection from 0.25 to 0.75 leads to a change in the maximum mass fraction of carbon monoxide produced from 0.05 to 0.072. Also, the chemical effect of the injection changes the flame structure and increased carbon monoxide emissions by increasing the preheating temperature. The chemical effect of carbon dioxide injection on the production of NOx pollutants is such that, with increasing temperature, the amount of NOx emission is increased.