مشخصات این فایل
عنوان: احتراق ذرات
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 60
این مقاله درمورد احتراق ذرات می باشد .
بخشی از تیترها به همراه مختصری از توضیحات هر تیتر از مقاله احتراق ذرات
احتراق ابر ذرات
احتراق ابر ذرات مدلی برای بررسی پارامترهای شعله و رفتار احتراقی ذرات ریز جامد می باشد. در این مدل از گسترش شعله در میان ابری از ذرات به عنوان بحث پایه جهت تحلیل پارامترهای احتراقی استفاده می گردد. ابر ذرات شامل مجموعه نسبتاً یکنواختی از ذرات می باشد که دارای قطر متوسط پایین هستند. در احتراق ابر ذرات که ایجاد ابر ذرات یکنواخت از جمله الزامات آن است، نوع سیستم پراکنش مهم می‌باشد.
همچنین اندازه قطر ذرات در احتراق ابر ذرات نقشی به سزا دارد. به طوریکه هرچه اندازه قطر ذرات کم شود، احتراق در ابر ذرات می تواند خیلی سریعتر انجام شده و حتی انفجارهای جدی و خطرناکی را بوجود آورد. به این ترتیب با توجه به مطالعات تجربی، ذرات با قطر کمتر از 100 میکرون می توانند خصوصیات ابر ذرات یکنواخت جهت احتراق ابر ذرات را داشته باشند.
بعلاوه ابر ذرات فلزی که نقطه جوش آنها بیشتر از دمای شعله می باشد جهت انجام مطالعات پایه مناسبترین می باشد. احتراق ابر ذرات فلزی به سبب خصوصیات بارز آن در .....(ادامه دارد)
خاموشی شعله
مسئله اصلی در خاموشی شعله تعیین حداکثر اندازه گذرگاههایی از قبیل قطر لوله، اندازه مجرا یا فاصله بین صفحاتی است که شعله از میان آنها نتواند عبور کند. اگر شعله بخواهد منتشر شود، آزاد شدن انرژی در اثر واکنش شیمیایی باید بتواند درجه حرارت ناحیه واکنش را به اندازه کافی بالا ببرد تا واکنش سریع، تقویت گردد. اگر انتقال حرارت به سطوح اطراف به اندازه کافی زیاد باشد، دما افت پیدا خواهد کرد و واکنش کند می گردد. همانطور که واکنش کند می گردد، نرخ آزاد شدن انرژی پایین آمده و درجه حرارت به زیر دمای اشتعال نزول پیدا خواهد کرد و شعله خاموش می‌شود. همین پدیده نیز در محفظه‌های احتراق در جاییکه دمای لایه مرزی نزدیک سطوح فلزی، به پایین تر از دمای اشتعال می رسد مشاهده می شود.
برای یک مخلوط مشخص، چندین اندازه لوله (d0) وجود دارد که شعله دیگر نمی‌تواند منتشر گردد؛ اندازه لوله تا جاییکه هیچ شعله ای در آن نتواند منتشر شود، کم می گردد. ممکن است لوله با صفحات موازی (شکافهای مستطیلی) یا با یک شکل مخروطی جایگزین گردد. در حالت مخروطی شکل، شعله در طرف بزرگ مخروط شروع شده و در موقعیتی که شعله خاموش می گردد، قطر خاموشی تعیین می‌گردد.
فاصله خاموشی d0 به شکل دیواره ها، نوع سوخت، استوکیومتری، فشار، درجه حرارت شرکت کننده ها و آشفتگی بستگی دارد. نمودارهای فاصله خاموشی در برابر .....(ادامه دارد)
شعله‌های آرام پیش‌آمیخته در ابر ذرات بور
در این بخش کار آقایان Goroshin ، Ageyev، Shoshin، Shevchuk، که در بخش فیزیک دانشگاه ایالتی ؟ انجام شده مورد توجه قرار گرفته است. آنها با آزمایشات متعدد اثر علظت چرمی بود و نوع ترکیب مخلوط گاز را بر سرعت سوزش مورد بررسی قرار دارند. ذیلاَ به بررسی و تشریح کار ایشان می‌پردازیم.
برای تحقیق در خصوص احتراق ابر ذرات بور از شعبه پدیدار ؟ پیش‌آمیخته نوع جنس (Bunsen ) استفاده شده است. شکل (4) شماتیکی از دستگاه آزمایش را نشان می‌دهد.
شکل (4- الف ) ترکیبی از یک پیستون تغذیه کننده و یک شکاف برای پخش ذرات را نشان می‌دهد. ذرات قبلاَ توسط یک نوسانگر در سیلندر تغذیه کننده فشرده شده‌اند. حرکت خطی پیستون در محدوده سرعت تنظیم شده است. میزان حجم گاز در شیار دایروی ( انواع شیار 30 میکرون می‌باشد) ثابت و برابربا می‌باشد. تنظیم جریان ذرات در طول یک نازل مخروطی که توسط آب خنک می‌شود با استفاده از یک egector انجام می‌شود. زمانیکه نیاز باشد. جریان ذرات با کمک یک گزمکن الکتریکی حلقوی پیش‌گرم می‌شود جهت پیدا نگه‌داشتن شعله غبار ذرات بود از نوع جنس از یک نگهدارنده شعله پروپان - ؟ استفاده شده است( به شکل 4 توجه کنید). تمام جریان مخلوط پروپان، اکسیژن از 10 % جریان ذرات که از سال خارج می‌شود .....(ادامه دارد)
خاموشی شعله ذرات هوا
در سال 1980 م چند نفر بنام‌های جاروسینسکی « لی» کنستاتاس و کراولی (Crowley ) از بخش مهندسی مکانیک دانشگاه مک‌گل مونترال کانادا ] [ تحقیقی بر روی خاموشی شعله ذرات ریز جامد ا نجام دادند که شرح آن بدین قرار است . خاموشی شعله در مخلوطهای پودر ذرات آلومینیوم و ذرات زغالسنگ همراه با هوا در لوله ای عمودی و قائم به قطر داخلی 19/0 متر و طول 8/1 متر که شامل صفحات خاموشی در وسط آن است مطالعه و مشاهده می‌گردد که حداشتعال تحت شرایط فشار ثابت چندین برابر بزرگتر از مقدار اندازهگیری شده در حجم ثابت می باشد. فاصله خاموشی برای انتشار روبه بالای شعله از قسمت باز لوله به سمت انتهای بسته لوله اندازهگیری شده در حجم ثابت می‌باشد. فاصله خاموشی برای انتشار روبه بالای شعله از قسمت باز لوله به سمت انتهای بسته لوله اندازهگیری شده است. حداقل فاصله خاموشی برای پودر ذرت 5/5 میلی متر برای آلومینیوم 4/10 میلی متر ، برای زغالسنگ 25 میلی‌متری ( قطر کمتر از 5 میکرون ) و حدود 190 میلی متر برای زغالسنگ همراه با ذرات درشت ( قطر کمتر از 70 میکرون) و 2 میلی‌متر برای مخلوط استوکیو ترکیب هوا هم متان بدست آمده است. فا صله خاموشی برای پودرهای درت و آلومینیوم از لحاظ بزرگی ، هم مرتبه می باشند و این بدلیل انتشار شعله‌های کنترل شده آنهاست. که مشابه یکدیگر می باشد. مقادیر بزرگ فاصله خاموشی برای ذرات زغالسنگ بدلیل بزرگی اندازه خدمات آنها می‌باشد. برخلاف سرعت سوزش و حداقل انرژی جرقه که به دستگاه مورد آزمایش وابسته‌اند، فاصله خاموشی در شرایط حضور در محدوده خاموشی به دستگاه وابسته نمی‌باشد.
شکل 14 دستگاه مورد استفاده را نشان می دهد. برای آزمایش فشار ثابت سرپوش .....(ادامه دارد)
ذرات سوخت:
برخلاف ذرات زغالسنگ که دارای شرایط ناپایدار و متغیری می‌باشند، ذرات فلزات برای مطالعات بنیادی احتراق ذرات ریزجامد مناسب می‌باشند. این ذرات خالص بوده و جنس یکنواخت دارند، درمقابل ذرات آلی تجزیه‌پذیر بوده و گستره درجه حرارت زیادی به علت این تجزیه شدن و تشکیل بخارات دارند، درجه حرارتی که این سوختها شروع به تجزیه شدن می‌کنند، اگر در آزمایشات مربوط به بررسی احتراق ذرات موردبررسی قراربگیرند بسیار پایین‌تر از دمای شعله می‌باشد. بنابراین ساختار این شعله‌ها بسیار شبیه به شعله هیدورکربنهای سنگین اسپری شده می‌باشد. درمقابل این خاصیت، درجه حرارت ذوب بسیاری از فلزات نزدیک و یا حتی بالاتر از دمای آدیاباتیک شعله می‌باشد و این بدان معنی است که فرایند احتراق غیریکنواخت نقش مهمی در شعله ذرات فلزی دارد.
برای ذرات آلومینیوم که برای این آزمایشات انتخاب شده‌اد مشخصات اشتعال و احتراق یک ذره تنها، نسبتاً به خوبی شناخته شده است. پودرآلومینیوم اتمی که دراین آزمایش مورداستفاده قرارگرفته است دارای حداقل درجه خلوص %99 و ذرات آن .....(ادامه دارد)
روش انجام آزمایش
همانگونه که پیشتر نیز ذکر شد ذرات سوخت درپایین دستگاه با گاز ورودی که درآزمایشات ما شامل %21 اکسیژن و %79 نیتروژن بوده مخلوط شده و در بالای لوله به وسیله سیستم ایجاد شعله با استفاده از سیم کرم سیکل و یا تنگستن مشتعل می‌شوند. اما هنگام عبور مخلوط سوخت و هوا از داخل لوله تعدادی از این ذرات به بدنه لوله می‌چسبند و درنتیجه غلظت مخلوط ورودی به لوله بیشتر از غلظت مخلوط خروجی از لوله می‌باشد. به این دلیل ابتدا باید چند ثانیه‌ای برای بوجود آوردن شرایط پایا، مخلوط سوخت و هوا از داخل لوله تعدادی از این ذرات به بدنه لوله می‌چسبند و درنتیجه غلظت مخلوط ورودی به لوله بیشتر از غلظت مخلوط خروجی از لوله می‌باشد. به این دلیل ابتدا باید چندثانیه‌ای بوجود آوردن شرایط پایا، مخلوط سوخت و هوا را از داخل لوله عبور داد. پس از اینکه غلظت مخلوط خروجی ثابت شد دستگاه به حالتی پایا رسیده و آماده آزمایش می‌باشد. .....(ادامه دارد)
- بحث و نتیجه‌گیری:
ما در می‌یابیم که در یک غلظت خاص، سرعت سوزش ناحیه آشفته بیشتر از ناحیه آرام است. این نکته در خصوص تمامی قطرها صادق است که البته با توجه به شناخت ما از سیال آشفته و احتراق در ناحیه آشفته این نتیجه دور از انتظار نبود. در واقع افزایش عدد رینولدز و ناپایداری در انتشار شعله، منجربه تولید ادی‌هایی می‌گردد که در ناحیه اشفته از آنجا آغاز می‌شود. با از بین رفتن اثر پیشانی شعله و فاصله ذرات سوخته شده، جریانهایی از شعله خاف جهت انتشار به پشت ناحیه پیشانی شعله می‌رسند. به این ترتیب نه تنها شکل پارابولیک شعله کاملاً به هم می‌خورد، بلکه شاهد چند نوع شعله در حال انتشار هستیم. به عبارت دیگر شعله مغشوش به یک ناحیه واکنشی تبدیل نمی‌شود بلکه به نواحی واکنشی متعدد و متنوع تقسیم می‌گردد. مجموعه این عوامل باعث می‌شود سرعت سوزش در هنگام ورود به ناحیه آشفته افزایش یابد و با پیشروی در این ناحیه با پایین امدن زمان سوزش بر شدت سرعت سوزش افزوده می‌شود.
همچنین از اشکال فوق‌الذکر پیداست که با افزایش غلظت ذرات در ناحیه رقیق، سرعت سوزش در هر دو نایحه آرام و آشفته افزایش می‌یابد. که این مورد به علت افزایش نرخ نفوذ اکسیژن به داخل ناحیه احتراقی ذرات می‌باشد. که در اثر ان اکسیژن کافی جهت احتراق در اختیار ذرات قرار می‌گیرد. اما با توجه به روند روبه به افول افزایش سرعت در غلظتهای بالا می‌توان پیش‌بینی نمود که در مخلوطهای غنی، سرعت تقریباً ثابت خواهد بود و یا به عبارت دیگر در مخلوطهای غنی مقدار غلظت جرمی سوخت بر میزان سرعت .....(ادامه دارد)
بخشی از فهرست مطالب مقاله احتراق ذرات
مقدمه ای بر احتراق ذرات
- تاریخچه احتراق
مروری بر ادبیات احتراق
انواع شعله های اساسی
دمای آریاباتیک شعله و شعله آریاباتیک
احتراق ابر ذرات ]4[
احتراق تک ذره
شعله آرام
- شعله آشفته
سرعت انتشار شعله
سرعت سوزش[1]
ضخامت شعله[2]
فاصله خاموشی شعله
خاموشی شعله
حداقل انرژی جرقه
بررسی رفتار احتراقی ذرات ریز فلزی
مقایسه انتشار شعله در ابر ذرات بور، آلومینیوم، منیزیم، زیرکونیم و آهن [ ]
شعله‌های آرام پیش‌آمیخته در ابر ذرات بور
سرعت سوزش در ابر ذرات غنی آلومینیوم ]
خاموشی شعله ذرات هوا
مطالعه میکروسکوپی احتراق ذرات آلومینیوم
بررسی مکانیزم نامتقارن احتراق ذره آلومینیوم
ذرات سوخت:
- سیستم تزریق ذرات
قسمت اندازهگیری غلظت ذرات
سیستم جرقه
روش صفحات خاموشی :
نحوه عملکرد صفحات خاموشی:
دیدگاه کاربردی صفحات خاموشی:
آزمایش فاصله خاموشی ذرات آلومینیوم با قطر 18 میکرون:
آزمایش سرعت سوزش ذرات آلومینیوم با قطر 18 میکرون:
آزمایش سرعت سوزش ذرات آلومینیوم با قطر 38 میکرون:
آزمایش سرعت سوزش ذرات آلومینیوم با قطر 5 میکرون:
- بحث و نتیجه‌گیری
دانلود مقاله احتراق ذرات