احتراق ذرات سوخت زیست توده در یک واحد تولید همزمان توان و حرارت مقیاس کوچک

به‌منظور افزایش قیمت انرژی و کاهش ذخایر سوخت‌های فسیلی، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر چون ذرات ریز زیست‌توده در واحدهای کوچک تولید همزمان برق و گرما در موتور استرلینگ توسعه یافته است. در این واحدها سوخت زیست توده در یک محفظه احتراق خارجی سوخته و حرارت آن به سیال عامل سیکل استرلینگ داده می‌شود. ازاین‌رو فرایند احتراق ذرات نقش بسزایی در عملکرد سیکل استرلینگ داشته و شبیه‌سازی این گونه محفظه‌های احتراق به کمک دینامیک سیالات محاسباتی می‌تواند در بهینه‌سازی محفظه احتراق مفید بوده و اولین گام در طراحی این موتورها باشد. در این تحقیق، محفظه احتراق یک موتور استرلینگ مربوط به یک واحد تولید همزمان برق و حرارت با توان تولید برق 55 کیلووات شبیه‌سازی شده و تاثیر پارامترهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بیانگر آن است که تطابق خوبی بین نتایج و مشاهدات تجربی وجود دارد و با افزایش مقدار هوای ثانویه به میزان مشخصی می‌توان دمای گازهای خروجی را برای افزایش بازده موتور استرلینگ به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش داد. کاهش قطر ذرات احتراقی باعث افزایش تبخیر ذرات و نرخ احتراق شده، دما در خروجی را افزایش می‌دهد. افزایش میزان سرعت به هنگام تزریق ذره در ورودی میزان سوزش ذره احتراقی را کاهش داده چون مقداری از آن بدون سوزش کامل محفظه را ترک می‌کنند.