شماره مدرك :
18482
شماره راهنما :
16078
پديد آورنده :
ايرواني، زهرا
عنوان :

طراحي و ساخت پيش‌مخلوط كن براي مشعل متخلخل استوانه اي

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1401
صفحه شمار :
هجده، 112ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
احتراق , پيش مخلوط كننده هوا و سوخت , پايداري شعله , تحليل تجربي , آلاينده CO , مشعل متخلخل استوانه اي , راندمان احتراق , محيط متخلخل
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/02/10
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
دانشكده :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/04/24
كد ايرانداك :
2924105
چكيده فارسي :
انتشار آلاينده ها يكي از عوامل موثر بر تغييرات اقليمي شديد در جهان است و كشور هاي توليدكننده آن ها همواره در تلاش براي كاهش توليد اين آلاينده ها هستند. با وجود مشكلاتي كه سوخت هاي هيدروكربني دارند و علي رغم بهره گيري روزافزون از انرژي هاي خورشيدي، برق آبي، هسته اي، بادي و ساير منابع تجديد پذير همچنان در فرايند احتراق، سوخت هاي هيدروكربني جايگاه خاصي دارند. اهميت بالاي موضوع كاهش آلاينده هاي جو كره ي زمين كاملا مشخص است و در راستاي كاهش نرخ توليد برخي آلاينده CO در اين پژوهش پيش مخلوط كني طراحي، تحليل و ساخته شده است تا با بهره گيري از آن در مشعل هاي متخلخل استوانه اي گامي در بهسوزي سوخت هاي مصرفي برداشته شود. در اين پروژه هدف اصلي طراحي و ساخت يك پيش مخلوط كن سوخت (گاز طبيعي) و هوا براي يك مشعل متخلخل استوانه اي صنعتي بوده است. مشعل مذكور پيش از اين در قالب يك پروژه كارشناسي ارشد ساخته شده است و اكنون در آزمايشگاه ترموديناميك دانشكده مكانيك دانشگاه صنعتي اصفهان بر روي دستگاه محفظه احتراق موجود مي باشد. پيش مخلوط كن مورد مطالعه در اين پروژه به نحوي طراحي شده است كه مخلوطي كاملا يكنواخت با بهترين اختلاط سوخت و هوا ايجاد كند. علاوه بر ايجاد مخلوط يكنواخت و با كيفيت بالا، هدف كاهش قابل توجه آلاينده توليد شده در مشعل متخلخل نيز بوده است. براورده كردن صد درصد چنين خواسته اي در عمل غيرممكن و بسيار دشوار به نظر مي رسد با اين وجود هدف آن بوده است كه تا حد ممكن به چنين حالتي نزديك شويم. لازم به ذكر است كه در طراحي اين پيش مخلوط كن مواردي از جمله ايمني، وزن، مقاومت، جنس، اندازه مناسب و ... رعايت گرديده است. فرايند پروژه در چهار مرحله كلي صورت گرفته است: طراحي، تحليل، ساخت و آزمايش. در مرحله اول چندين طرح مفهومي ارائه گرديد كه در نهايت پس از تحليل، بررسي و مقايسه نتايج يك طرح برگزيده شد. سپس كدنويسي UDF و آناليز نتايج حاصل از تزريق سوخت و هوا در قطعه طراحي شده بررسي گرديد و در نهايت پس از اصلاحات لازم، طرح منتخب به منظور ساخت ساده تر، بهبود هايي داشت. پس از بهبود دادن طرح، قطعه مورد نظر ساخته شد و در آخر بر روي دستگاه محفظه احتراق نصب گرديد. در آخرين مرحله نيز قطعه تست شد و آزمايش هاي مورد نظر بر روي آن انجام گرديد. در آزمايش هاي انجام شده تاثير مخلوط و همگن شدن سوخت و هوا بر پايداري، ميزان انتشار آلاينده CO و راندمان تابشي در يك مشعل با توان 150 كيلو وات مورد بررسي قرار گرفت و سپس مقادير حاصل از مشعل داراي پيش مخلوط كن و فاقد اين قطعه مقايسه گرديد. تمامي تست ها در شش محدوده نرخ آتش متفاوت انجام گرديد و نتايج نشان داد پس از نصب پيش مخلوط كن بر روي مشعل، به ازاي شرايط يكسان آزمايش، در مشعل استفاده شده توانايي اخذ نرخ آتش بالاتري مشاهده شده است. در پژوهش انجام شده اختلاف بين حداكثر و حداقل ميزان نرخ آتش kW/m2 463.2 بوده است، در حالي كه در پژوهش هاي پيشين اين اختلاف تنها برابر با kW/m2 272.73 بدست آمده بود. به طور كلي مي توان گفت نرخ آتش در حدود 40 درصد نسبت به آزمايش هاي قبلي و فاقد پيش مخلوط كن افزايش يافته و محدوده گسترده تري از نرخ آتش و تغييرات شعله در اين پروژه بررسي گرديده است. غلظت آلاينده CO در محصولات احتراق در حالت قبلي در محدودهppm 100-650 بوده است كه پس از نصب پيش مخلوط كن اين محدوده بهppm 30-100 كاهش يافته است و اين مورد حاصل از اختلاط مناسب سوخت و هوا و احتراق كامل تر مشعل مي باشد. ميزان كاهش انتشار آلاينده CO به طور حدودي و در مقايسه با حالت بدون پيش مخلوط كن برابر با 77 درصد است.
چكيده انگليسي :
The spread of pollutants is one of the effective factors in severe climate changes worldwide, and countries that produce them are constantly striving to reduce their production. Despite the problems that hydrocarbon fuels have and despite the increasing use of solar, hydro, nuclear, wind, and other renewable energies, hydrocarbon fuels still have a special place in the combustion process. The high importance of reducing atmospheric pollutants is fully evident, and in line with reducing the production rate of CO pollutant, a pre-mixer has been designed, analyzed, and constructed in this study to be used in cylindrical porous burners for fuel combustion. The main objective of this project is to design and construct a pre-mixer for a cylindrical porous industrial burner that mixes fuel (natural gas) and air. The mentioned burner has already been constructed in another master's thesis project and is now available on the combustion chamber device in the thermodynamics laboratory of the Isfahan University of Technology. The pre-mixer studied in this project is designed to create a completely uniform mixture with efficient fuel and air mixing. In addition to creating a high-quality uniform mixture, the goal was also to reduce the considerable amount of pollutants produced in the porous burner. Achieving such a request is impossible and very difficult in practice, but the goal was to get as close to this state as possible. It should be noted that in the design of this pre-mixer, factors such as safety, weight, aerodynamic resistance, material, appropriate size, etc., have been taken into account. The project process was carried out in four general stages: design, analysis, construction, and testing. In the first stage, several conceptual designs were presented, and ultimately, after analyzing, reviewing, and comparing the results, one design was selected. Then, UDF coding and analysis of the results obtained from fuel and air injection in the designed component were examined, and finally, after necessary modifications, the selected design was improved for easier construction. After improving the design, the desired component was manufactured and finally installed on the combustion chamber device. In the last stage, the component was tested, and the desired tests were performed on it. In the conducted tests, the effect of fuel and air mixture homogenization on stability, CO pollutant emission rate, and radiative efficiency in a 150 kW burner were investigated. Then, the values obtained from the burner with, and without this component were compared. All tests were conducted at six different fire rate ranges, and the results showed that after installing the pre-mixture, a higher fire rate was observed under the same experimental conditions. In the study, the difference between the maximum and minimum fire rate values was 463.2 kW/m2, while in previous studies, this difference was only equal to 272.73 kW/m2. Generally speaking, the fire rate has increased by about 40 percent compared to previous tests without the pre-mixer, and a wider range of fire rates and flame variations have been investigated in this project. The CO pollutant concentration in the combustion products in the previous study was in the range of 100-650 ppm, which decreased to 30-100 ppm after installing the pre-mixer. This is the result of proper fuel and air mixture and more complete combustion of the burner. The reduction in CO pollutant emission is approximately 77 percent compared to the state without the pre-mixer.
استاد راهنما :
محسن دوازده امامي
استاد داور :
محمدرضا توكلي نژاد , ايمان چيت ساز
لينک به اين مدرک :

بازگشت