ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЫБОРУ ЭФФЕКТИВНОГО ТРЕУГОЛЬНОГО СТАБЛИЗАТОРА ДЛЯ ФАКЕЛЬНОЙ ГОРЕЛКИ
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2022-123-4-264-273Ключевые слова:
топливо-воздушная смесь, микрофакельное сжигание, оксиды азота, треугольный стабилизатор, стабилизации пламениАннотация
В статье представлены результаты экспериментальных исследовании проводимые на новой конструкции горелочного устройство с треугольными стабилизаторами при различных вариантах подачи топлива. При выполнении исследовании расход воздуха был постоянным, а скорость воздуха и расход топлива были переменными. Эксперименты проводились при различных вариантах расположения отверстия для подачи топлива. В результате представлены графики зависимости оксидов азота, температуры уходящих газов. Как показали эксперименты, треугольники с равномерной подачей топлива вдоль высоты являются наиболее эффективными с точки зрения образования оксидов азота. К примеру, наличие 16 отверстий при всех прочих равных условиях позволяют сократить образование оксидов азота на 29 %, что говорит о высокой эффективности перемешивания топлива с воздухом, что сокращает время нахождения газов в зоне высоких температур, а также локальные зоны высоких температур.
Научная новизна проводимых исследований заключается в исследовании новых микрофакельных горелок, которые могут применяться в нефтегазовой и металлургической областях. В отличие от предыдущих разработок, новые типы горелок отличаются тем, что топливо не попадает в рециркуляционную зону, а догорает в хвостовой части уголков, а также тем, что топливо подается в рециркуляционную зону, не перемешиваясь с воздухом.
Библиографические ссылки
[1] Chaudhuri S., Kostka, S., Tuttle, S.G., Renfro, M.W., Cetegen, B.M. Blowoff mechanism of two dimensional bluff-body stabilized turbulent premixed flames in a prototypical combustor. // Сcombustion and flame, 2011. – Vol.: 158 Issue: 7, pp. 1358-1371.
[2] Wan J.L., Cheng X.B. Numerical investigation of the local extinction and re-ignition mechanisms of premixed flame in a micro combustor with a flame holder and preheating channels. // FUEL, Vol.: 264, in press.
[3] Barlow R.S., Dunn M.J., Sweeney M.S., Hochgreb S. Effects of preferential transport in turbulent bluff-body-stabilized lean premixed CH4/air flames. // Combustion and flame, Vol.: 159 Issue: 8, pp. 2563-2575.
[4] Cao Y., Tamura T., Kawai H. Span wise resolution requirements for the simulation of high-Reynolds-number flows past a square cylinder. // COMPUTERS & FLUIDS, 2020. – Vol.: 196, in press.
[5] Wang G., Si J., Xu M., Mi J. MILD combustion versus conventional bluff-body flame of a premixed CH4/air jet in hot coflow.// Energy, 2019. – Vol.: 187.
[6] Sahebjamei M., Amani E., Nobari M.R.H. Numerical analysis of radial and angular stratification in turbulent swirling flames. // Energy, 2019. – Vol.: 173, pp. 523-539.
[7] Wu Z.J., He X.M. Investigations on Emission Characteristics of a Liquid-Fueled Trapped Vortex Combustor. // Journal of thermal science, 2021, in press.
[8] Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД. – М.: Мир, 1986. – 566 с.
[9] Bikram R. et al. Experimental study of the effects of free stream turbulence on characteristics and flame structure of bluff-body stabilized conical lean premixed flames. // Combustion and Flame, 2018. – Vol.: 1 (178), pp. 311-328.
[10] Bikram R. et al. Effects of free stream flow turbulence on blowoff characteristics of bluff-body stabilized premixed flames. // Combustion and Flame, 2018. – Vol.: 1 (190), pp. 302-316.
[11] Ata A., Ozdemir, I.B. Effects of the cone angle on the stability of turbulent nonpremixed flames downstream of a conical bluff body. // Heat and mass transfer, 2020: in press.
[12] Aiwu Fan, et al. Numerical investigation on flame blow-off limit of a novel microscale Swiss-roll combustor with a bluff-body. // Energy, 2017. – Vol.: 1 (123), pp. 252-259.
[13] Aiwu Fan, et.al. Effect of bluff body shape on the blow-off limit of hydrogen/air flame in a planar micro-combustor. // Applied Thermal Engineering, 2014. – Vol.: 62, pp. 13-19.
[14] Aiwu Fan, et.al. Interactions between heat transfer, flow field and flame stabilization in a micro-combustor with a bluff body. // International Journal of Heat and Mass Transfer, 2013. – Vol.: 66, pp.72-79.
[15] Wang J.L., Tang L.H., Zhao L.Y., Zhang Z. Efficiency investigation on energy harvesting from airflows in HVAC system based on galloping of isosceles triangle sectioned bluff bodies. // Energy, 2019. – Vol.: 172, pp. 1066-1078.
[16] Пчелкин Ю.М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1984. – 280 с.
[17] Benmenine Djamel, Bentebbiche Abdelhalime, Hadjab Riyadb, Zighmi Nadia. The Effect of the Velocity Ratio on the Emissions of NOx in «BLUFF BODY» Burner with Turbulent Flames. // Energy Procedia, 2015. – Vol.: 74, pp. 1032-1039.
[18] Kim W.H., Park, T.S. Flame characteristics depending on recirculating flows in a non-premixed micro combustor with varying baffles. // Applied thermal engineering, 2018. – Vol.: 148. pp. 591-608.
[19] Yunfei Yan, et al. Numerical investigation on combustion characteristics of methane/air in a micro-combustor with a regular triangular pyramid bluff body. // International journal of hydrogen energy, 2018. – Vol.: 43, pp. 7581-7590.
[20] Jianlong Wan, et.al. Experimental and numerical investigation on combustion characteristics of premixed hydrogen/air flame in a micro-combustor with a bluff body. // International journal of hydrogen energy, 2012. – Vol.: 37, pp. 19190-19197.
[21] Yiheng Tong, et al. Effects of the position of a bluff-body on the diffusion flames: A combined experimental and numerical study. // Applied Thermal Engineering, 2018. – Vol.: 131, pp. 507-521.
[22] Sharma A., Kumar P., Singh S.K. Numerical analysis of flow structures behind the bluff body at different aspect ratio. // 2ND INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCES IN MECHANICAL ENGINEERING (ICAME 2018). IOP Conference Series-Materials Science and Engineering, Vol.: 402.
[23] Bifen Wu, Xinyu Zhao, Bikram Roy Chowdhury, Baki M. Cetegen, Chao Xu, Tianfeng Lu. A numerical investigation of the flame structure and blowoff characteristics of a bluff-body stabilized turbulent premixed flame. // Combustion and Flame, 2019. – Vol.: 202, pp. 376-393.
[24] Bikram Roy Chowdhury, Baki M. Cetegen. Effects of fuel properties and free stream turbulence on characteristics of bluff-body stabilized flames. // Combustion and Flame, 2018. – Vol.: 194, pp. 206-222.
[25] Zhang B.S., Wang K.H., Song B.W., Mao Z.Y. Tian W.L. Numerical investigation on the effect of the cross-sectional aspect ratio of a rectangular cylinder in FIM on hydrokinetic energy conversion. // Energy, 2018. – Vol.: 165, pp. 949-964.
[26] Garzozi A., Greenblatt D. A pulsed Coanda-effect reciprocating wind energy generator. // Energy, 2018. – Vol.: 150, pp. 965-978.
[27] Liu F.R., Zhang W.M., Peng Z.K., Meng G. Fork-shaped bluff body for enhancing the performance of galloping-based wind energy harvester. // Energy, 2019. – Vol.: 183, pp. 92-105.
[28] Umyshev D.R., et al. Effects of different fuel supply types on flame stabilization and NOx emissions behind group of v-gutter flame holders: Experimental and numerical study. // Thermal Science, 2020. – Vol.: 24, Issue 1 Part A, pp. 379-391.
[29] Зельдович Я.Б., Садовников П.Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. – Москва-Ленинград: Изд-во АН СССР, 1947. – 150 с.
[30] Патент на изобретение «Факельная горелка» №34634, опубл. 16.10.2020г., бюл. №54.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Абай Достияров, Диас Умышев, Жансая Дуйсенбек, Аяулым Яманбекова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
