مطالعه عددی تاثیر پارامترهای ساختاری و عملکردی در احتراق غیر پیش‌آمیخته گاز طبیعی در سه لوله تابشی با هندسه‌های مختلف

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

دوره 33، شماره 2 - شماره پیاپی 26، اسفند 1400، صفحه 83-92   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2022.75343.1099

نویسندگان

مهدی نیکنام عضدی؛ محمد مقیمان^*

مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر به کمک ابزار دینامیک سیالات محاسباتی سه نوع لوله تابشی مستقیم، U شکل و W شکل با هم مقایسه شده‌اند. هندسه‌ها پس از طراحی، در نرم‌افزار گمبیت شبکه‌بندی شدند. استقلال از شبکه نیز برای هندسه Wشکل که پیچیده‌ترین هندسه بود انجام شد. نتایج تحقیق نخست نشان داد که مقدار انتشار آلاینده اکسید نیتروژن در لوله تابشی U شکل در مقایسه با لوله‌های تابشی مستقیم و W شکل بیشترین مقدار و در نوع W شکل کمترین مقدار است. لوله تابشی W شکل نسبت به دو نوع دیگر دارای راندمان بیشتری (3/55 %) است. همچنین نسبت انتقال حرارت تابشی از سطح دیواره به کل انتقال حرارت از سطح دیواره در هر سه نوع لوله تابشی بالا و بیش از 90 درصد است. با فاصله گرفتن از دیوار لوله تابشی در هر سه نوع لوله مقدار تابش بر واحد سطح کاهش می‌یابد. همچنین بیشترین مقدار شدت تابش مربوط به لوله W شکل و پس از آن U شکل و درنهایت کمترین مقدار مربوط به لوله مستقیم می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

احتراق؛ لوله تابشی؛ آلاینده&rlm؛ ها؛ دمای سطح

مراجع

1. Wuenning, J., "Industrial Gases/Combustion-Self-Regenerative Burner for Single-Ended, P and Double-P Radiant Tubes-A New Type of Regenerative Burner Has Been Designed for Radiant-Tube Heating", This article, Industrial Heating, 74, No. 6, Pp. 47-50, (2007).
2. Wunning, J., "Retrofitting Radiant Tube-Heated Furnaces", Industrial Heating, 70, No. 6, Pp. 41-43, (2003).
3. Liu, X., Tian, Y., Yu, Y., Wen, Z., Zhang, D., Li, Z., and Feng, X. J. F., "Experimental Studies on the Heating Performance and Emission Characteristics of a W-Shaped Regenerative Radiant Tube Burner", Fuel, 135, Pp. 262-268, (2014).
4. Zhong, G., Wang, D., and Wu, D. J. E. P., "Application of Double-Regenerative Radiant Tube Technology on Roller Hearth Normalizing Furnace", Energy Procedia, 66, Pp. 201-204, (2015).
5. Wang, Y., Zhang, J. Li, L., Ling, H., and Li, Y. J. J., "Numerical Simulation of the Thermal Process in a W-Shape Radiant Tube Burner", The Minerals, Metals & Materials Society, Vol. 66, No. 7, Pp. 1253-1264, (2014).
6. Xu, Q., and Feng, J. J. A. T. E., "Analysis of Nozzle Designs on Zoned and Staged Double P-Type Gas-Fired Radiant Tube", Applied Thermal Engineering, 114, Pp. 44-50, (2017).
7. Scribano, G., Solero, G., Coghe, A. J. E. T., and Science, F., "Pollutant Emissions Reduction and Performance Optimization of an Industrial Radiant Tube Burner", Experimental Thermal and Fluid Science, 30, No. 7, Pp. 605-612, (2006).
8. Ahanj, M. D., Rahimi, M., Alsairafi, A. A., "CFD Modeling of a Radiant Tube Heater", 39, No. 3, Pp. 432-438, (2012).
9. Chuenchit, C., Jugjai, S. J. J. o. R., and Engineering, A. i. M., "Effect of Tube Length on Combustion Characteristics of a Self-Aspirating Radiant Tube Burner (SRTB)", Journal of Research and Applications in Mechanical Engineering, 1, No. 2, Pp. 19-23, (2012).
10. Niederer, M., Steinböck, A., Strommer, S., and Kugi, A., "Control of Radiant Tubes in an Indirect-Fired Strip Annealing Furnace for Improved Efficiency", Proceedings of European Control Conference ECC, IEEE, 4106-4111, 2013.
11. ANSYS Fluent Theory Guide 15.0, Inc, Canonsburg, PA, (2013).
12. Çengel, Y. A., and Boles, M. A., "Thermodynamics: An Engineering Approach",-PDF: McGraw-Hill, (2008).