مطالعه عددی فرایند احتراق زغال سنگ پودر شده در یک راکتور صنعتی ورود همزمان

نوع مقاله : طرح پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دشتستان

2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دشتستان

10.22044/jsfm.2024.12724.3698

چکیده

در این مطالعه به شبیه سازی عددی سه‌بعدی یک رآکتور احتراق صنعتی نمونه ورود همزمان پرداخته شده است. معادلات و واکنش های حاکم بر مسئله پیاده‌سازی و پارامترهای عملکردی مطابق با کارهای آزمایشگاهی درنظر گرفته شده است. نتایج به‌دست‌آمده از شبیه سازی عددی، با داده های تجربی و مقالات مشابه موجود مقایسه و صحت سنجی شده است. چهار مدل تبخیر مواد فرار بررسی و نتایج حاصل از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه گردیده است. نتایج بدست آمده نشان میدهند، اگرچه مدل کوبایاشی دارای زمان محساباتی بالاتری است، اما جواب های نزدیک تری به نتایج تجربی ارائه می دهد. تأثیر افزایش/کاهش اندازه ذرات زغال سنگ تزریق شده مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که افزایش اندازه ذرات سوخت از 55 تا 120 میکرومتر منجر به کاهش دمای گاز درون رآکتور شده است. با کاهش اندازه متوسط ذرات از 55 به 30 میکرومتر، دما در نزدیکی شعله از 1800 کلوین تا نزدیک 1900 کلوین افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] B. S. R. o. W. E. V (2022) Smil. Energy Transitions: Global and National Perspectives, Appendix A.
[2] B. reports. BP reports: The Energy Roadmap - Setting the Direction for 21st Century Energy, (2021) http://www.bp.com.
[3] E. P. Agencyp Bituminous And Subbituminous Coal Combustion, EPA, (2021) www.epa.gov.
[4] S. Shoeibi, M. Saemian, M. Khiadani, H. Kargarsharifabad, S. Ali Agha Mirjalily, Energy Convers. Manag., (2023), 276, 116504. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.116504
[5] R. Dhivagar, S. Shoeibi, H. Kargarsharifabad, M. H. Ahmadi, M. Sharifpur, Energy Sci. Eng., (2022), 10 (8), 3154-3166.
[6] S. Khanmohammadi, K. Atashkari, R. Kouhikamali (2016) Int. J. Chem. Eng.
[7] م. برجی بداغی, ک. آتشکاری, ص. قربانی, ن. نریمان زاده,  (2017)مکانیک سازه ها و شاره ها , 7 (1), 113-133. DOI: 10.22044/jsfm.2017.940
[8] P. V. Danckwerts (1995) Chem. Eng. Sci., 50 (24), 3857-3866.
[9] Y. Li, L. Yan, B. Yang, W. Gao, M. R. Farahani (2018) Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 40 (5), 544-548.
[10] A Comparative Study of Euler-Euler and Euler-Lagrange Modelling of Wood Gasification in a Dense Fluidized Bed, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg.
[11] T. M. Ismail, M. A. El-Salam, E. Monteiro, A. Rouboa (2016) Appl. Therm. Eng., 106, 1391-1402.
[12] E. Monteiro, T. M. Ismail, A. Ramos, M. A. El-Salam, P. Brito, A. Rouboa (2017) Appl. Therm. Eng, 123, 448-457.
[13] Y. C. Choi, X. Y. Li, T. J. Park, J. Kim, J. Lee, Fuel, (2001), 80 (15), 2193-2201.
[14] X. Ku, T. Li, T. Løvås (2014) Energy & Fuels, 28 (8), 5184-5196. DOI: 10.1021/ef5010557
[15] S. Park, H. Jeong, J. Hwang (2015) Energies, 8 (5), 4216-4236.
[16] H. J. Jeong, D. K. Seo, J. Hwang (2014) Appl. Energy, 123, 29-36. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.02.026
[17] ا. رحمتی, ب. آقائی, مجله مهندسی مکانیک, 2020, 29 (4), 11-16.
[18] Q. Wang, E. Wang, O. P. Chionoso (2022) Energy, 238, 121722.
[19] A. Hosseini, J. L. T. Hage, K. Meijer, E. Offerman, Y. Yang (2023) Processes, 11 (3), 839.
[20] Z. Yuan, Z. Chen, L. Bian, X. Wu, B. Zhang, J. Li, Y. Qiao, Z. Li (2023) Energy, 275, 127418. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127418
[21] ع. بهاری, ک. آتشکاری, ج. م. مهر, Modares Mechanical Engineering, (2018), 18 (6).
[22] J. Macphee, University of Canterbury Christchurch, New Zealand 2010.
[23] A. A. F. Peters, R. Weber (1997) CST  J , 122 (1-6), 131-182. DOI: 10.1080/00102209708935608
[24] U. S. D. o. Energy (2007) Energy Tips – Process Heating, U.S. Department of Energy.
[25] J. Liu, S. Chen, Z. Liu, K. Peng, N. Zhou, X. Huang, T. Zhang, C. Zheng (2012) Ind. Eng. Chem. Res, 51 (2), 691-703.
[26] Ansys-Fluent, Research Mechanical, Help System, ANSYS, Inc., Coupled Field Analysis Guide.
[27] M. Kumar, A. F. Ghoniem (2012) Energy & Fuels, 26 (1), 464-479. DOI: 10.1021/ef2008858
[28] C. T. Crowe, M. P. Sharma, D. E. Stock (1997) J. Fluids Eng., 99 (2), 325-332. DOI: 10.1115/1.3448756
[29] W.-H. Chen, C.-J. Chen, C.-I. Hung, C.-H. Shen, H.-W. Hsu (2013) Appl. Energy, 112, 421-430. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.01.034
[30] X. Lu, T. Wang, Fuel (2013), 108, 620-628. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.02.024
[31] Z. Y. Feng, Z. Liu, X. Fang, F. H. Zhang, B. Z. Peng, Z. J. Gong (2016) Modeling of Cold Flow Field in an Entrained-Flow Gasifier with Single or Multiple Injectors.
[32] C. Yin, L. A. Rosendahl, S. K. Kær, Fuel (2011), 90 (7), 2519-2529. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.03.023
[33] M. A. Yazdanpanah Jahromi, K. Atashkari, M. Kalteh (2019) Int. J. Energy Res.
[34] A. Vuokila;, O. Mattila;, R. L. Keiski;, E. Muurinen;(2016) International Flame Research Foundation, 1-16.
[35] A. Labbafan, H. Ghassemi (2016) Energy Convers. Manag., 2016, 112, 337-349. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.01.040
[36] H. Watanabe, M. Otaka, Fuel (2006, 85 (12), 1935-1943. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.02.002
[37] M. Vascellari, S. Schulze, P. Nikrityuk, D. Safronov, C. Hasse, Flow, Flow Turbul. Combust., 2014, 92 (1), 319-345. DOI: 10.1007/s10494-013-9467-7
[38] M. M. Baum, P. J. Street, Combust. Sci. Technol., 1971, 3 (5), 231-243. DOI: 10.1080/00102207108952290
[39] J. Khan, T. Wang, IJCCE, 2013, Vol.02No.03, 19. DOI: 10.4236/ijcce.2013.23005.
[40] K. K. Pillai, JIE, 1981, 54, 142-150.
[41] J. M. Jones, A. R. Lea-Langton, L. Ma, M. Pourkashanian, A. Williams (2014) Pollutants Generated by the Combustion of Solid Biomass Fuels, Springer.
[42] T. Fletcher, A. Kerstein, R. Pugmire, M. Solum, D. Grant (1992) A chemical percolation model for coal devolatilization: Milestone report, Sandia National Labs., Livermore, CA (United States).
[43] R. S. Jupudi, V. Zamansky, T. H. Fletcher, Energy & Fuels, 2009, 23 (6), 303067-63. DOI: 10.1021/ef9001346
[44] A. Silaen, T. Wang, Int. J. Heat Mass Transf.(2010), 53 (9), 2074-2091. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.12.047
[45] M. Saha, A. Chinnici, B. B. Dally, P. R. Medwell, (2015) Energy & Fuels, 29 (11), 7650-7669. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.5b01644
[46] H. Kobayashi, J. B. Howard, A. F. Sarofim, Symposium (International) on Combustion (1977), 16 (1), 411-425. DOI: https://doi.org/10.1016/S0082-0784(77)80341-X
[47] C. Chen, M. Horio, T. Kojima (2000) Chem. Eng. Sci., 55 (18), 3875-3883. DOI: https://doi.org/10.1016/S0009-2509(00)00031-2
مکانیک سازه ها و شاره ها
دوره 14، شماره 1
فروردین و اردیبهشت 1403
صفحه 45-62

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار