دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 7 1 2017 03 21 Numerical and experimental study of natural gas preheating effects on the soot formation, flame luminosity and NO emission مطالعه اثر پیش گرمایش سوخت گاز طبیعی بر تشکیل دوده، درخشندگی شعله و انتشار NO به روش عددی و آزمایشگاهی 79 90 918 10.22044/jsfm.2017.918 FA محمد جلیلی مهر دانشجوی دکتری تخصصی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، پردیس بین الملل، مشهد، ایران محمد مقیمان استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران حمید نیازمند استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران Journal Article 2016 04 17 In this paper, the effect of inlet gas temperature on the soot content, flame temperature and overall efficiency of a 120 kW boiler have been investigated. For modeling the impact of inlet gas temperature on combustion and soot production, a non-premixed turbulent model was employed. Besides, using the Reynolds turbulent stress model, stress terms in momentum equations were solved. Also, Moss-Brooks model and a beta probability density function (β-PDF) is used to describe the effect of turbulencies on soot formation. Moreover, experiments were conducted on a boiler which its inlet gas temperature is preheated with a Chrome-Nickel electric heater. The results demonstrate that the preheating of natural gas up to about 510 K has no considerable effect on the flame luminosity. Otherwise, preheating the inlet fuel up to 700 K increases the flame soot content up to 3 times resulting in a serious luminosity rise. This increase causes a reduction in flame temperature (150K) and NO emission. It is seen that the predicted results have good agreement with measurements. در این مقاله به مطالعه اثر افزایش دمای گاز طبیعی ورودی به یک مشعل kW120، بر تشکیل دوده و افزایش تابش درخشانی ناشی از آن به روش عددی و آزمایشگاهی پرداخته شده است. جهت شبیه سازی اثر دمای گاز ورودی بر احتراق و مدلسازی تشکیل کربن جامد از تجزیه حرارتی گاز، از مدل احتراق آشفته غیر پیش آمیخته بر اساس دو پارامتر متوسط و واریانس کسر مخلوط و برای مدلسازی ترمهای تنشهای توربولانی در معادلات مومنتوم از مدل آشفتگی تنش رینولدز استفاده شده است. همچنین جهت محاسبه دوده، که نقش مهمی بر میزان تابش شعله دارد از مدل ماس-بروکس و برای اعمال اثر آشفتگی جریان بر تشکیل دوده از β-PDF استفاده شده است. مطالعات آزمایشگاهی نیز بر روی یک بویلر که گاز ورودی به مشعل آن با المنت حرارتی کروم-نیکل پیش‌گرم می‌شود، انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد با توجه به عدم افزایش محتوی دوده شعله با افزایش دمای سوخت ورودی تا دمای K510، درخشندگی شعله تغییر چندانی نکرده است، اما با افزایش دما تا K700 به دلیل 3 برابر شدن بیشینه کسر جرمی دوده در شعله، درخشندگی شعله افزایش زیادی‌می‌یابد. این افزایش درخشندگی، سبب کاهش دمای شعله به اندازه K150، و کاهش انتشار NO شده است. نتایج عددی و آزمایشگاهی در پیشگرم کردن سوخت توافق مطلوبی را نشان‌می-دهند. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_918_4c2d1a4a54b54bac64b50048e81021bb.pdf