تاثیر رقیق‌کننده‌های نیتروژن و دی‌اکسید کربن بر تولید nox در احتراق سوخت مخلوط متان و هیدروژن

در این مطالعه، تاثیر استفاده از رقیق‌کننده‌ها بر کاهش دما، یکنواختی حرارتی و تولید no در محفظه‌های احتراق بررسی شده است. برای شبیه‌سازی فرآیند احتراق و تحلیل واکنش‌های شیمیایی، از روش ترکیبی cfd-crn استفاده شد که توانایی تطابق مناسب با نتایج تجربی و امکان تحلیل حساسیت واکنش‌ها و نرخ تولید گونه‌های شیمیایی را فراهم کرد. نتایج نشان داد که حضور رقیق‌کننده‌ها اختلاف بین بیشینه دما و دمای خروجی در خط مرکزی را از 210 درجه به 160 درجه در رقیق‌کننده نیتروژن و 100درجه در رقیق‌کننده دی‌اکسید کربن می‌رساند. همچنین دی‌اکسید کربن، تاثیر قابل توجهی بر تولید no دارد. دی‌اکسید کربن با ظرفیت حرارتی بالاتر و شرکت در واکنش‌هایی مختلف، موجب کاهش گونه‌های فعال oh و o و در نتیجه کاهش نرخ تولید no از 20/36 به 0/99 در مخلوط 20 درصد هیدروژن شد. در مقابل، نیتروژن به‌عنوان رقیق‌کننده، تنها با کاهش دما و کاهش غلظت اکسیژن توانست تولید no را کاهش دهد، اما تاثیر آن کمتر از دی‌اکسید کربن بود. به طوری که مقدار no را در مخلوط 20 درصد هیدروژن به 2/32 رساند. تحلیل حساسیت نشان داد که واکنش‌های مرتبط با oh و o نقش کلیدی در تولید no ایفا می‌کنند.

the effect of nitrogen and carbon dioxide dilutants on nox formation in the combustion of methane-hydrogen fuel mixtures

in this study, the effect of diluents on temperature reduction, thermal uniformity, and no production in combustion chambers was investigated. a combined cfd-crn approach was employed to simulate the combustion process and analyze chemical reactions, providing a good match with experimental results and enabling sensitivity analysis of reactions and species production rates. the results showed that the presence of diluents reduced the difference between peak temperature and central-line exit temperature from 210 k to 160 k with nitrogen and to 100 k with carbon dioxide. additionally, carbon dioxide had a significant impact on no production. due to its higher heat capacity and participation in various reactions, co? led to a reduction in active oh and o species, decreasing no formation from 20.36 to 0.99 in a 20% hydrogen fuel mixture. in contrast, nitrogen, as a diluent, reduced no formation solely by lowering temperature and oxygen concentration, but its effect was less significant than that of carbon dioxide, reducing no to 2.32 in the 20% hydrogen mixture. sensitivity analysis revealed that reactions involving oh and o play a key role in no formation.