Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Mohamad Reza Tavakoli nejad
محسن دوازده امامی (استاد راهنما) محمدرضا توکلی نژاد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mehdi Fathi dehkordi
مهدی فتحی دهکردی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Experimental Investigation of Porous Burner Performance in a Metal Fiber Structure
Combustion in a porous medium is considered by many researchers as an advanced industrial technology. This type of combustion can have advantages such as greater flammability limit, lower emission rate, higher radiation efficiency and laminar flame speed compared to free flame burners. In this generation, the burners use all three methods of heat transfer, conduction, convection, and radiation due to the fusion of the solid porous medium material. In this study a suitable burner for the free flame burner is designed, constructed and installed. Then, the combustion performance of the porous medium burner was experimentally investigated. This porous medium burner has a fiber structure of FeCralloy (Iron Chromium Aluminum Alloy).The effects of equivalence ratio and firing rate on temperature, porous burner radiation efficiency, pollutant emission rate, residence time and boiler efficiency were investigated. It was found that increasing the firing rate reduced the radiation efficiency of the porous and thermal efficiency of the boilers, as well as the amount of carbon monoxide emission, on the other hand, this increase in firing rates led to an increase in temperature, residence time and nitrogen oxides release rate. Increasing the equivalence ratio also increases the radiation efficiency of the porous burner, thermal efficiency of the boiler, the residence time and the amount of nitrogen oxides released, and, on the other hand, this increasing the equivalence ratio reduces carbon monoxide emissions. The results of the comparison of the performance of the porous medium burner and free flame burner indicate an increase of 9% of the flammability range. The amount of emissions and thermal efficiency of the boiler in the range of common flammability are averaged and compared. The porous medium burner boosts boiler efficiency by 8%, reduces 22 ppm of nitrogen oxides and increases the emission of carbon monoxide by 190 ppm. Also, the design of experiments techniques were used for this research and the results of the research were analyzed from a statistical point of view. The results of signal-to-noise analysis show that the factors of the equivalence ratio and firing rate are the main role for the thermal efficiency target and the carbon monoxide emission rate, respectively and for the target variable, the rate of nitrogen oxide release, both factors of firing rate and equivalence ratio are almost equally effective. Keywords: Porous medium burner, Metal fiber, Premixed combustion, Combustion pollutants, Efficiency, Design of experiments
: احتراق در محیط متخلخل به‌عنوان یک تکنولوژی پیشرفته صنعتی موردتوجه بسیاری از محققان قرارگرفته است. این نوع احتراق می‌تواند مزایایی مانند محدوده شعله‌وری بیشتر، نرخ انتشار آلاینده کمتر، راندمان تابشی و سرعت شعله بالاتر در مقایسه با مشعل شعله آزاد داشته باشد. در این نسل از مشعل‌ها از هر سه روش انتقال حرارت هدایتی، جابه‌جایی و تشعشعی به دلیل گداختگی محیط جامد جسم متخلخل استفاده می‌شود. در این پژوهش یک مشعل محیط متخلخل متناسب با مشعل شعله آزاد موجود طراحی، ساخته و نصب شد و سپس عملکرد احتراقی مشعل محیط متخلخل به‌صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. این مشعل محیط متخلخل دارای ساختار فیبری و از جنس FeCralloy (آلیاژ آلومینیوم کروم آهن) می باشد. تأثیر عوامل نسبت هم‌ارزی و نرخ آتش بر دما، راندمان تابشی مشعل متخلخل، میزان انتشار آلاینده‌ها، زمان‌ماند و راندمان حرارتی بویلر مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که افزایش نرخ آتش باعث کاهش راندمان های تابشی مشعل متخلخل و حرارتی بویلر و همچنین میزان انتشار منوکسیدکربن شده و ازطرف دیگر این افزایش نرخ آتش منجر به افزایش دما، زمان ماند و نرخ انتشار اکسیدهای نیتروژن شده است؛ افزایش نسبت هم ارزی نیز باعث افزایش راندمان های تابشی مشعل متخلخل و حرارتی بویلر، زمان ماند و میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن گردیده و از طرف دیگر کاهش میزان انتشار منوکسیدکربن را با افزایش نسبت هم ارزی به همراه دارد. نتایج حاصل از مقایسه عملکرد مشعل محیط متخلخل و شعله آزاد نشان از افزایش 9% محدوده شعله‌وری دارد. میزان انتشار آلاینده‌ها و راندمان حرارتی بویلر در محدوده ‌شعله‌وری مشترک هر دو مشعل، میانگین‌گیری و مقایسه شده‌اند که مشعل محیط متخلخل باعث افزایش 8% راندمان حراتی، کاهش ppm 22 آلاینده اکسیدهای نیتروژن و افزایش ppm 190 میزان منوکسید کربن شده است. همچنین از تکنیک طراحی آزمایش ها جهت انجام این پژوهش استفاده شده و نتایج پژوهش از دیدگاه آماری نیز مورد بررسی و تحلیل قرارگرفته است. نتایج بدست آمده از تحلیل سیگنال به نویز نشان می دهد که برای متغیرهای هدف راندمان حرارتی و نرخ انتشار منوکسید کربن به ترتیب عوامل نسبت هم ارزی و نرخ آتش نقش اصلی را ایفا می کنند و برای متغیر هدف نرخ انتشار اکسیدهای نیتروژن، هردو عامل نرخ آتش و نسبت هم ارزی تقریباً به یک اندازه تاثیرگذار می باشند. کلمات کلیدی: مشعل محیط متخلخل، فیبر فلزی، احتراق پیش مخلوط، آلاینده ‌ها احتراق، راندمان، طراحی آزمایش ها

ارتقاء امنیت وب با وف بومی