مطالعه عددی حدود شعله‌وری احتراق پیش آمیخته مخلوط آمونیاک-متان در یک مشعل محیط متخلخل

هدف از مطالعه حاضر بررسی عددی اثر پارامترهای نسبت هم‌ارزی، سرعت ورودی و نسبت آمونیاک به متان در سوخت ورودی، بر حدود شعله‌وری مشعل و توزیع دمای شعله مخلوط آمونیاک- متان در یک مشعل محیط متخلخل است. بدین منظور از روش حجم محدود و به‌صورت عددی با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت 22 و یک سینتیک شیمیایی شامل 69 گونه و 389 واکنش استفاده‌شده است. نتایج نشان داد، با افزایش نسبت هم‌ارزی تا 1، بیشینه دمای فاز گاز و جامد افزایش و بعدازآن کاهش می‌یابد.  همچنین در سرعت ورودی مختلف،با افزایش نسبت هم ارزی تا 1/1، موقعیت ناحیه شعله به سمت بالادست مشعل حرکت می‌کند و بعدازآن ناحیه شعله به سمت پایین‌دست حرکت می‌کند. همچنین مشاهده شد با افزایش نسبت هم‌ارزی از 0/7 به 1، حداقل سرعت ورودی برای حد پایین حدود شعله‌وری به ترتیب از 0/1 به 0/163 متر بر ثانیه یعنی معادل 57% افزایش و حداکثر سرعت ورودی برای حد بالای حدود شعله‌وری به ترتیب از 0/14 به 0/244 متر بر ثانیه یعنی معادل 63% افزایش می‌یابد. در نسبت هم‌ارزی ثابت با افزایش درصد آمونیاک، دمای بیشینه فاز گاز و جامد کاهش می‌یابد. همچنین با تغییر هم‌زمان نسبت هم‌ارزی و درصد آمونیاک، بیشترین و کمترین بازه استفاده از آمونیاک در نسبت هم‌ارزی 1 بین 100%-10% و نسبت هم‌ارزی 1/4 بین 30%-10% مشاهده شد.

numerical study of flammability limits of premixed combustion of ammonia-methane mixture in a porous media burner

this study numerically examines how equivalence ratio, inlet velocity, and ammonia-to-methane ratio in fuel impact flammability limits and flame temperature distribution in an ammonia-methane mixture within a porous burner. the research employed the finite volume method in fluent 22 software with a chemical kinetic model featuring 69 species and 389 reactions. furthermore, as the equivalence ratio increases from 0.7 to 1, the minimum inlet velocity for the lower flammability limit rises by 57% (from 0.1 to 0.163 m/s), and the maximum inlet velocity for the upper flammability limit rises by 63% (from 0.14 to 0.244 m/s). for a fixed equivalence ratio, increasing ammonia percentage lowers peak gas and solid temperatures. additionally, the widest ammonia range occurs at an equivalence ratio of 1 (10% to 100%), whereas at an equivalence ratio of 1.4, the range narrows to 10%–30%.