بررسی تجربی عملکرد حرارتی احتراق پیش‌آمیخته در مشعل متخلخل فیبرفلزی استوانه‌ای

هدف پژوهش حاضر، تعیین محدوده‌ی عملکرد مناسب مشعل فیبر فلزی است. آنالیز نورتابی شیمیایی به‌منظور بدست آوردن محدوده مناسب عملکرد مشعل متخلخل فیبرفلزی برای نسبت‌های هم‌ارزی مختلف، مورد بررسی قرار گرفته است. چینش آزمون تجربی، شامل طیف سنج،، ترموکوپل، دوربین و آنالیزر گاز است. با استفاده از دمای شعله و طیف دریافتی از آن، محدوده‌ی مناسب‌ عملکرد مشعل مشخص می‌شود. در این آزمون از دو دوربین دیجیتال جهت تصویر برداری از سرمشعل با هدف مشاهده‌ی حالت های مختلف احتراقی و بررسی پایداری شعله استفاده شده است. نورتابی شیمیایی گونه های احتراقی شعله در مشعل متخلخل فیبر فلزی، به عنوان معیار تشخیص ناحیه‌ی مناسب‌ی عملکرد انتخاب شده است. تغییرات تابش گونه ی اصلی oh* که نقش اساسی در تعیین نرخ حرارت آزاد شده از شعله را دارد، برای نسبت هم ارزی های مختلف و ظرفیت های مختلف مشعل فیبر فلزی با روش طیف سنجی، اندازه گیری شده است. در نتیجه، محدوده نسبت هم ارزی 84/0-89/0 بیشترین نرخ حرارت آزاد شده از شعله را دارد. همچنین جهت بررسی ارتباط میان تابش گونه اصلی oh* و تغییرات دمای شعله، دمای شعله با ترموکوپل اندازه گیری شده است. با مقایسه‌ی نتایج، روند مشابهی برای تغییرات این دو کمیت بدست آمده است. در نتیجه‌ی این تحقیق، محدوده نسبت هم ارزی 84/0-9/0، معادل احتراق پایدار داخل محیط متخلخل فیبر فلزی، بیشینه تابش گونه oh*، بالاترین دمای شعله و بهترین عملکرد مشعل فیبر فلزی است. اندازه‌گیری غلظت آلاینده‌ها نشان می‌دهد در این محدوده‌ی عملکرد مشعل و در دبی‌های سوخت آزمایش شده، غلظت آلاینده nox کمتر از ppm12 و غلظت آلاینده co کمتر از ppm5 است.

Experimental study of thermal performance of premixed combustion in a cylindrical metal Fiber porous burner

In this research, the proper operating range of the metal fiber burner is determined. For obtaining the proper operating range of the metal fiber burner, chemiluminescence analysis is used. The experimental setup includes a spectrometer, thermocouple, camera, and gas analyzer. The proper operating range of the metal fiber burner is determined by using the flame temperature and flame emission spectroscopy. Two digital cameras are used for observation of different combustion regimes and investigation of flame stability. Chemiluminescence combustion species of metal fiber burner flame is a criterion of determination proper operating range. Chemiluminescence of OH* species which is a great criterion in determining the rate of heat released from the flame has been measured for different equivalence ratios and capacities of metal fiber burner by Spectroscopy. As a result, the equivalence ratio range of 0.84-0.89 has the maximum rate of heat released. To check the relationship between Chemiluminescence of OH* species and flame temperature, the flame temperature is measured by a B-type thermocouple. By comparing the results, a similar trend has been achieved in these two quantities. As a result of this research, the equivalence ratio range of 0.84-0.9 is equal to stable submerged combustion in porous metal fiber, maximum Chemiluminescence of OH*, and maximum flame temperature therefore best operating range of the metal fiber burner. Emissions concentration measurement shows in this equivalence ratio range and tested fuel flow rate, NOx and CO concentrations are less than 12ppm and 5 ppm respectively.