فهرست مطالب

نشریه سوخت و احتراق
سال شانزدهم شماره 3 (پیاپی 44، پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/02/17
  • تعداد عناوین: 6
|
  • هادی غائبی*، سینا فیض الله زاده اردبیلی، حسین بابازاده صفحات 1-20

    هدف کلی از این تحقیق دستیابی به ترکیب سوخت مناسب حاوی بیواتانول، بنزین، استون و ان-بوتانول در راستای افزایش عملکرد موتور و کاهش آلاینده های موتور و هزینه تولید انرژی است. در این تحقیق به منظور ارزیابی تاثیر نمونه سوخت ها، موتور تک سیلندر با یک ژنراتور 5 کیلووات ساعت کوپل شد. برای تحت بار قرار دادن موتور از یک مقاومت متغییر نوع TDGC2-5kVA و یک هیتر یک کیلووات ساعت استفاده شد. با اندازه گیری توان موتور مقدار آمپر و ولتاژ برق اندازه گیری شد. لازم به ذکر است آزمون موتور در بار کامل (بار 100 درصد) و دور ثابت 1500 دور در دقیقه به عنوان دور نامی موتور انجام گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، افزودن ان بوتانول از 2 تا 5 درصد به طور نسبی موجب کاهش و از 5 تا 7 درصد موجب افزایش نسبی توان ترمزی شد. کمترین میزان توان ترمزی در محدوده افزودنی های تلفیقی بیواتانول و ان بوتانول فاقد استون به دست آمد. بالاترین میزان توان ترمزی در بالاترین درصد تلفیق افزودنی های ان بوتانول، استون و بیواتانول در نمونه سوخت بنزین به دست آمد. در این بازه، بازده حرارتی نیز نسبت به نمونه سوخت شاهد بالاتر و مصرف سوخت ویژه ترمزی نیز نسبت به نمونه سوخت شاهد کمتر بود. بالاترین میزان انتشار مونوکسید نیتروژن به طور نسبی در نمونه سوخت های حاوی افزودنی های تلفیقی بیواتانول و ان-بوتانول بود. کمترین میزان انتشار مونوکسید نیتروژن در نمونه سوخت های حاوی تلفیق بیواتانول و استون رخ داد. با افزودن ان بوتانول به نمونه های سوخت، میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن افزایش یافت. نتایج همچنین نشان داد که اثرات این افزودنی ها می تواند به شدت به طراحی موتور، شرایط عملیاتی و نسبت های ترکیب خاص مورد استفاده وابسته باشد. این تحقیق راه را برای چندین جهت تحقیقاتی آینده در زمینه افزودنی های سوخت جایگزین و موتورهای اشتعال جرقه ای هموار می می کند.

    کلیدواژگان: افزودنی های سوخت، بیواتانول، موتور اشتعال جرقه ای، ان-بوتانول، استون
  • بررسی تاثیر چینش های ورودی های هوا و سوخت بر عملکرد کوره احتراق بدون شعله
    حامد جعفری، محمد ضابطیان طرقی* صفحات 21-39
    هدف از این مطالعه، بررسی شرایط حاکم بر یک کوره ی احتراق بدون شعله ی سوخت گاز طبیعی است. در این مقاله با تغییر چینش و فواصل چهار ورودی متقارن هوا از ورودی سوخت مرکزی، تغییرات ایجاد شده در پارامترهای مهم احتراق بدون شعله ایجاد شده در این رژیم احتراقی بررسی می شود. از مدل مفهوم اتلاف گردابه با تصحیح ضرایب، جهت مدل سازی احتراق با سینتیک شیمیایی کاهش یافته DRM22 استفاده شده است. دو آرایش متقارن با شکل های "ضربدر" و "بعلاوه" برای به حداقل رساندن فضای مرده در کوره برای ورودی های هوا تعیین شد. حد پایین فاصله ی ورودی هوا و سوخت با توجه به محدودیت ساخت 12 میلی متر و حد بالای این فاصله در شبیه سازی، 36 میلی متر فرض شد. در هندسه پیشنهادی در این مطالعه، ضریب بازچرخانی نسبت به کوره پایه 6/2 برابر شده است. همچنین دمای بیشینه 5% و اختلاف دمای بیشینه و میانگین 77 کلوین نسبت به کوره پایه کاهش یافته است و این نشان دهنده یکنواختی دمای بهتر است. همچنین میزان بیشینه حرارت واکنش نقطه ای در کوره نسبت به کوره پایه 63% رشد داشته و نشان دهنده پتانسیل بالاتر کوره در عملیات حرارتی است. امکان تعمیم نتایج این پژوهش به کوره های صنعتی گاز طبیعی وجود دارد.
    کلیدواژگان: احتراق بدون شعله، چینش ورودی ها، توزیع دما، چینش بعلاوه و ضربدر
  • نجمه حاجی علی گل*، مصطفی جمالی صفحات 40-59
    صدای احتراق غیرمستقیم که به عنوان یکی از منابع صدای محفظه احتراق شناخته می شود، در ناپایداری محفظه احتراق سهیم است. به منظور دستیابی به درک عمیق تر این نوع صدا، تحقیق حاضر به بررسی عددی صدای احتراق غیرمستقیم یا صدای آنتروپی در احتراق پیش مخلوط رقیق با سوخت هیدروژن/ اتیلن پرداخته است. این تحقیق اطلاعات ارزشمندی در خصوص رفتار امواج آنتروپی و تاثیر آن ها بر دینامیک احتراق ارائه نموده است. این پژوهش به بررسی محفظه احتراق در دو حالت دیواره عایق و در معرض انتقال حرارت همرفتی پرداخته است. عواملی مانند قدرت آشفتگی ورودی، نسبت هم ارزی، و پیش گرم کردن مخلوط بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بین متغیرهای تحت بررسی و پاسخ صوتی محفظه احتراق همبستگی وجود دارد. ملاحظه شد که افزایش نسبت هم ارزی و دمای مخلوط ورودی به پاسخ صوتی محفظه احتراق را افزایش می دهد. این نتایج نشانگر آن است که نسبت تعادلی بیشتر، و افزایش دمای ورودی، ایجاد و انتشار صدای آنتروپی را تقویت می کند. از سوی دیگر، این تحقیق نشان داد که  افزایش شدت آشفتگی ورودی باعث از بین رفتن امواج آنتروپی می شود و صدای احتراق غیرمستقیم را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: هیدروژن، صدای احتراق، موج آنتروپی، احتراق پیش مخلوط، محفظه احتراق
  • علی سروری، محمد فرشچی* صفحات 60-76
    مطالعه دینامیک جت های گذربحرانی و فرابحرانی، به سبب گستردگی کاربرد آن ها در موتورهای راکتی سوخت مایع، از اهمیت بالایی برخوردار است. برخلاف شرایط فروبحرانی که در آن با پاشش سیال به داخل محفظه و جدا شدن لیگامنت ها از سطح مایع و شکست آن ها به قطرات، فرآیند ناپایداری جت و تکمیل عملیات اسپری سیال صورت می گیرد، در شرایط فرابحرانی هیچ اثری از وجود قطره مشاهده نمی شود. در این مقاله، جهت مطالعه دینامیک اختلاط جت های گذر/فرابحرانی تحت شرایط تحریک، ابتدا فرکانس های غالب میدان جریان ناشی از یک انژکتور هم محور برشی دوپایه، با قرار دادن پراب هایی شناسایی شده و در ادامه مولفه سرعت ورودی پیشرانه ها با این فرکانس غالب نوسانی شده است. مولفه مرکزی این انژکتور، نیتروژن کرایوژنیک مایع (به عنوان اکسنده) و مولفه پیرامونی آن نیتروژن گازی (به عنوان سوخت) است. حل عددی و سه بعدی این مسئله با درنظر گرفتن یک قطاع 35 درجه ای و استفاده از مدل LES برای توربولانس و همچنین معادله حالت پنگ-رابینسون و روش چانگ به ترتیب برای تعیین خواص ترمودینامیکی و انتقالی سیال واقعی صورت گرفته است. آنالیز نتایج شبیه سازی نشان می دهد که اعمال نوسانات موجب بزرگ تر شدن ساختارهای گردابه ای ناشی از ناپایداری کلوین-هلمهولتز، خصوصا در جت گازی فرابحرانی شده و اختلاط آشفته تقویت می شود. همچنین دیواره حرارتی پیرامون جت سرد مرکزی، که ناشی از پدیده شبه جوشش بوده و با بیشینه Cp تعیین می شود، ضعیف تر شده و این موضوع به تبادل بهتر و بیشتر انرژی به هسته جت مرکزی و بهبود اختلاط جت کمک می کند.
    کلیدواژگان: دینامیک جت، رژیم گذربحرانی، اختلاط آشفته، نوسانات سرعت
  • صدف جلیلیان، رامین کریم زاده* صفحات 77-84
    از کربن فعال تجاری موجود در ایران، جهت گوگردزایی جذبی از سوخت مدل، استفاده شده است و به منظور افزایش کارآیی جذب کربن فعال، فرآیند اصلاح سطح، توسط بارگذاری فلز آهن با روش تلقیح، بر سطح آن، انجام شده است. بارگذاری فلز آهن بر سطح کربن فعال، با موفقیت، کارآیی جذب آن را به دلیل تشکیل کمپلکس π و اتفاق افتادن برهم کنش مستقیم گوگرد-فلز افزایش داده و این جاذب به میزان 80% دی بنزوتیوفن را از سوخت مدل حذف کرده است و نسبت به کربن فعال اصلاح نشده 17% عملکرد جذب بیشتری برای دی بنزوتیوفن دارد و ظرفیت جذب جاذب های Fe/GAC و GAC به ترتیب mg/g adsorbent320 و mg/g adsorbent250 است.
    کلیدواژگان: کربن فعال تجاری، بارگذاری فلز آهن، گوگردزدایی جذبی، دی بنزوتیوفن، سوخت مدل
  • اسرین قنبریان*، ایوب عادلی کودهی، علی اکبر پورفاتح، وحید جلالوندی صفحات 85-94

    در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی احتراق در یکی از کوره های صنعتی واحد تبدیل کاتالیستی شرکت پالایش نفت کرمانشاه به منظور بررسی علت آسیب به دمپر آن و ارائه راهکار جهت رفع این مشکل انجام شده است. در ابتدا، بررسی وضعیت موجود انجام شده است. بدین منظور مدل عددی کوره و مشعل، تهیه شده و شبیه سازی های عددی برای بررسی وضعیت حاضر صورت گرفته است. همخوانی بین داده های واقعی کوره با داده های حاصل از شبیه سازی عددی، در حد قابل قبول است. بدین ترتیب با اعتماد به روش به کار گرفته شده در شبیه سازی حاضر، در گام بعد با تغییر مشعل و تغییر شکل شعله، شبیه سازی های عددی در جهت رفع ایراد انجام شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که با تغییر مشعل و استفاده از 4 مشعل کوچکتر به جای یک مشعل و با حفظ ظرفیت، شکل شعله شاخه ای شده و با افزایش انتقال حرارت ناشی از این وضعیت، دما در محل نصب دمپر با وجود هوای اضافه کمتر، حدود 170 درجه سانتی گراد کمتر می شود. این کاهش دما می تواند مشکل آسیب دیدن دمپر به واسطه ضعیف شدن سازه اتصال آن به دودکش را رفع کند.

    کلیدواژگان: کوره حرارتی، احتراق، حل عددی، انتقال حرارت، مشعل، دودکش
|
  • Hadi Ghaebi *, Sina Faizollahzadeh Ardabili, Hossein Babazadeh Pages 1-20

    The general goal of this research is to find the right fuel composition containing bioethanol, gasoline, acetone and n-butanol in order to increase engine performance and reduce engine pollutants and energy production costs. In this research, in order to use sample fuels, a single cylinder engine was coupled with a 5kWh generator. A TDGC2-5kVA type variable resistor and a 1kW heater were used to load the motor. By measuring the power of the motor, the amperage and voltage of the electricity were measured. It should be noted that the engine test was performed at full load (100% load) and a fixed speed of 1500 rpm as the rated speed of the engine. Based on the obtained results, adding n-butanol from 2 to 5% caused a relative decrease and from 5 to 7% caused a relative increase in braking power. The lowest amount of braking power was obtained in the range of combined additives of bioethanol and n-butanol without acetone. The highest amount of braking power was obtained in the highest percentage of n-butanol, acetone and bioethanol additives in the gasoline fuel sample. In this interval, the thermal efficiency was also higher than the control fuel sample and the special braking fuel consumption was also lower than the control fuel sample. The highest amount of nitrogen monoxide emission was relatively in the sample of fuels containing combined additives of bioethanol and n-butanol. The lowest amount of nitrogen monoxide emission occurred in the fuel sample containing the combination of bioethanol and acetone. By adding n-butanol to fuel samples, the emission of nitrogen oxides increased. The results also showed that the effects of these additives can be highly dependent on engine design, operating conditions, and the specific blend ratios used. This research paves the way for several future research directions in the field of alternative fuel additives and spark ignition engines.

    Keywords: Fuel Additives, Bioethanol, Spark Ignition Engine, N-Butanol, Acetone
  • Investigating the effect of arrangements of air and fuel inlets on the performance of flameless combustion furnace
    Hamed Jafari, Mohammad Zabetian Targhi * Pages 21-39
    The purpose of this study is to investigate the conditions governing a flameless combustion furnace with natural gas fuel. In this article, by changing the arrangement and distances of the four symmetrical air inlets from the central fuel inlet, The concept of eddy dissipation model with coefficient correction has been used to model combustion with reduced chemical kinetics DRM22. Two symmetrical cross arrangements "X" and "+" configuration, were determined to minimize the dead space in the furnace for air inlets. Lower limit of the air and fuel inlet distance was assumed to be 12 mm and the upper limit of this distance was 36 mm in the simulation. Most of all, by examining the combustion parameters, the proposed geometry was selected for the construction of the furnace. The recirculation factor (Kv) has been increased by 2.6 times compared to the base furnace. Also, the maximum temperature has decreased by 5% and the difference between the maximum and average temperature by 77 Kelvin compared to the basic furnace, and this indicates better temperature uniformity. Also, the maximum heat of reaction of specified point in the furnace has increased by 63% compared to the base furnace and indicates the higher potential of the furnace in heat treatment. It is possible to extend results of this research to natural gas industrial furnaces.
    Keywords: Flameless Combustion, Inlet Configuration, Temperature Distribution, X, + Configuration
  • Najmeh Hajialigol *, Mostafa Jamali Pages 40-59
    The field has long acknowledged the detrimental effects of entropy waves, including heightened NOx emissions, combustion chamber instability, and noise production. Entropy oscillations, when accelerated, serve as a source of indirect noise, exacerbating the combustion chamber's instability. A computational study delved into the entropy noise within a lean-premixed H2/ ethylene burner to better comprehend these phenomena. Utilizing flamelet and large Eddy Simulation, the study shed light on the behavior of entropy waves and their impact on combustion dynamics. It particularly examined how various thermal and fluid conditions affect entropy noise in both thermally convective and adiabatic combustion chambers, focusing on temperature. In-depth analysis was conducted on elements like the strength of inlet turbulence, stoichiometric ratio, and the preheating level of the unburned mixture. The findings revealed intriguing connections between these factors and the acoustic system response. Notably, an increase in equivalence ratio, and temperature led to a heightened auditory response, suggesting that such conditions foster the generation and spread of entropy noise. Conversely, the study found that high turbulence intensity at the amplifier negatively impacted the transmission of entropy oscillations, thereby reducing the auditory response. This suggests that intense turbulence can interfere with entropy wave propagation, lessening their potential to produce significant acoustic effects.
    Keywords: Hydrogen, Combustion Noise, Entropy Wave, Premixed Combustion, Combustion Chamber
  • Ali Sarvari, Mohammad Farshchi * Pages 60-76
    This investigation explores the mixing dynamics of transcritical and supercritical jets under excitation in cryogenic bi-shear coaxial injector. The study identifies dominant frequencies in the flow field and oscillates the inlet velocity of propellants, LN2 and GN2. Utilizing a 35-degree sector and applying Large Eddy Simulation (LES) alongside the Peng-Robinson equation of state and Chung method, enables the assessment of evaluate the thermodynamic and transport properties in real cryogenic fluids. Results show that oscillations enlarge Kelvin-Helmholtz instability-induced vortex structures, particularly in the supercritical gas jet, enhancing turbulent mixing and, the thermal-shield undergoes localized distortions, improving heat transfer, enhancing mixing, and shortening the jet core.
    .
    Keywords: Turbulent Mixing, Transcritical Injection, Vortex Dynamics
  • Sadaf Jalilian, Ramin Karimzadeh * Pages 77-84
    Commercial activated carbon available in Iran has been used for adsorptive desulfurization from model fuel, and in order to increase its adsorption efficiency, surface modification has been done by Fe impregnation on its surface. The Fe loading on activated carbon surface has successfully increased the adsorption efficiency due to the formation of π complex and direct sulfur-metal interaction, and this adsorbent removed 80% of dibenzothiophene from model fuel, in comparison with unmodified activated carbon has 17% more adsorption performance for dibenzothiophene. Also, adsorption capacity of Fe/GAC and GAC adsorbents are 320mg/g adsorbent and 250mg/g adsorbent, respectively.
     
    .
    Keywords: Commercial Activated Carbon, Fe Loading, Adsorptive Desulfurization, Dibenzothiophene, Model Fuel
  • Asrin Ghanbarian *, Ayoub Adeli Kodehi, Aliakbar Pourfateh, Vahid Jalalvandi Pages 85-94

    In this paper, the numerical simulation of combustion in one of the industrial furnaces of Kermanshah Oil Refining Company has been carried out in order to investigate the cause of high temperature damage to its damper and provide a solution to solve this problem. At first, the current situation has been investigated. For this purpose, the numerical model of furnace and burner has been produced and numerical simulations have been carried out to check the current situation. The agreement between the actual factory data and the numerical simulation data is acceptable. In the next step, by changing the burner and changing the shape of the flame, numerical simulations have been performed in order to solve the problem. The obtained results show that by changing the burner and using 4 smaller burners but with a longer flame, the shape of the flame becomes branched and with the increase of heat transfer caused by this situation, the temperature at the place where the damper is installed decreases by about 170 degrees Celsius. This decrease in temperature can solve the problem of damaging the damper and softening the structure connecting it to the flue.
     
    .

    Keywords: Heater, Combustion, Numerical Solution, Heat Transfer, Burner, Stack