بررسی عددی و تجربی عملکرد مشعل اجاق گاز خانگی پر بازده به کمک روش سطح پاسخ

میدان جریان احتراقی در مشعل‌های اجاق گاز خانگی نقش اساسی در ساختار و شکل شعله، توزیع گرادیان دما و در نتیجه بازده حرارتی و میزان انتشار آلاینده‌ها بازی می‌کند. به طور مسلم، دست‌یابی به یک مدل عددی معتبر فهم این جریان پیچیده و عوامل موثر بر آن را آسان‌تر می‌نماید. به‌منظور ارائه یک شبیه‌سازی عددی معتبر، در ابتدا بازده حرارتی مشعل مورد نظر در بازه فشاری 12 تا 24 میلی‌بار به‌صورت تجربی آزموده شد. سپس اعتبار نتایج به‌دست آمده از شبیه‌سازی عددی در مقایسه با نتایج تجربی سنجیده شد که اعتبار خوب مدل‌سازی عددی حاضر را نشان داد. همچنین جهت بررسی اثر هم زمان و متقابل عوامل مختلف نظیر: فشار منبع گاز، دمای اولیه مخلوط و فاصله ظرف آزمون تا مشعل (ارتفاع بار) بر بازده حرارتی، توان مشعل، نسبت شار حرارتی تشعشعی به شار کل و میزان انتشار co از روش طراحی آزمایش سطح پاسخ در مسئله حاضر استفاده شد. 20 حالت پیشنهاد شده توسط این الگوریتم به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و کانتورهای به‌دست آمده بر اساس مدل‌های رگرسیونی برازش شده برای پارامترهای خروجی استخراج شدند. مطابق نتایج اگرچه افزایش فشار توان حرارتی مشعل را افزایش داده، اما باعث کاهش بازده حرارتی آن می‌شود. با کاهش فشار گاز طبیعی دمای شعله افزایش یافته و قله‌های دمایی به یکدیگر نزدیک می‌شوند. در حقیقت تمرکز شعله با کاهش فشار افزایش یافته و در نتیجه بازده حرارتی افزایش می‌یابد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش فشار انتشار گاز co کاهش می‌یابد.

numerical and experimental investigation of the performance of a high-efficiency domestic gas stove burner using the response surface methodology

the combustion flow field in domestic gas stove burners plays a fundamental role in the structure and shape of the flame, the distribution of the temperature gradient, and, consequently, the thermal efficiency and emission of pollutants. obtaining a valid numerical model makes it easier to understand this complex flow and its influencing factors. to provide a valid numerical simulation, the thermal efficiency of the burner was experimentally tested in the pressure range of 12 to 24 mbar. the validity of the numerical results was then examined by comparing them with the experimental results. additionally, the response surface methodology was utilized to investigate the simultaneous and mutual effects of various factors such as gas source pressure, initial temperature of the mixture, and load height on thermal efficiency, burner thermal power, the ratio of radiant heat flux to total flux, and the amount of co emission. the algorithm proposed 20 cases that were numerically investigated, and the obtained contours were extracted based on the fitted regression models for the output parameters. the results show that although increasing the pressure increases the thermal power of the burner, it decreases its thermal efficiency. as the pressure of natural gas decreases, the flame temperature increases and the temperature peaks approach each other. in fact, the concentration of the flame increases with the decrease in pressure, and as a result, the thermal efficiency increases. additionally, the results show that co gas emission decreases with increasing pressure..