انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
1
2020
03
20
بررسی عددی تاثیر میدان مغناطیسی بر رفتار شعله غیر پیش آمیخته متان
1
17
FA
کیارش
کاملی
مهندسی مکانیک دانشکده فنی مهندسی دانشگاه تربیت مدرس
kiarash.kameli@modares.ac.ir
هادی
پاسدار شهری
دانشگاه تربیت مدرس
pasdar@modares.ac.ir
10.22034/jfnc.2020.104957
در این مقاله به بررسی عددی تأثیر میدان مغناطیسی با گرادیانهای کاهشی و افزایشی بر رفتار شعله غیر پیشآمیخته آرام متان پرداخته شده است. بهمنظور بررسی تأثیر میدان مغناطیسی، از مدل احتراقی آرنیوسی و همچنین سینتیک یک مرحلهای متان-هوا برای شبیهسازی استفاده شده است. نتایج به دست آمده از شبیهسازی با نتایج تجربی مطابقت خوبی داشته و دمای شعله ارزیابی شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده تغییر شکل شعله و افزایش دمای آن تحت تاثیر گرادیان میدان مغناطیسی است. با قرارگیری شعله در میدان مغناطیسی، در دو حالت گرادیان کاهشی و افزایشی، دمای شعله، افزایش و ارتفاع شعله کاهش میبابد. با اعمال میدان مغناطیسی گرادیان کاهشی، دمای بیشینه در بالای مشعل از ارتفاع 4.5 میلی متر و در حالت بدون میدان به ارتفاع 2.5 میلیمتر میرسد، در حالی که تحت تأثیر میدان مغناطیسی گرادیان افزایشی این مقدار 4 میلی متر است که نشاندهنده کاهش ارتفاع شعله نیز است. تغییرات رفتار شعله در حالت میدان با گرادیان کاهشی مشهودتر است. میدان مغناطیسی در کاهش کسر جرمی متان نسوخته و محصولات احتراق در طی فرآیند احتراق موثر است. در حالت گرادیان کاهشی و افزایشی، متان نسوخته نسبت به حالت بدون میدان به ترتیب 99 و 52 درصد کاهش مییابد.
شعله غیر پیش آمیخته,میدان مغناطیسی,گرادیان کاهشی و افزایشی,گونه پارامغناطیس,نیروی حجمی مغناطیسی
https://www.jfnc.ir/article_104957.html
https://www.jfnc.ir/article_104957_861d638a0ff8a56eb228722abc136e95.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
1
2020
03
20
گازسازی سوخت نفتی سنگین در یک گازساز جریان حامل
18
35
FA
حمیدرضا
فرشی فصیح
مهندسی هوافضا-پیشرانش، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
hrfarshifasih@mail.kntu.ac.ir
حجت
قاسمی
0000-0002-1985-6760
دانشگاه علم و صنعت ایران-دانشکده مهندسی مکانیک
h_ghassemi@iust.ac.ir
حسن
کریمی مزرعه شاهی
مهندسی هوافضا، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
karimi@kntu.ac.ir
10.22034/jfnc.2020.105247
این مقاله به بررسی گازسازی مازوت پالایشگاه تهران با عامل گازکننده هوا میپردازد. در ابتدا گازسازی مازوت با رویکرد ترمودینامیکی تعادلی مدلسازی شده و سپس به صورت تجربی، عملکرد دمایی یک گازساز جریانحامل مطالعه شده است. بدین منظور یک مجموعه گازسازی سوخت نفتی سنگین با ظرفیت 7 کیلوگرم بر ساعت طراحی و ساخته شد. مشخصات فیزیکی-شیمیایی این سوخت نفتی سنگین از طریق آزمایشگاهی تعیین گردید. در یک مطالعه پارامتریک به کمک مدل تعادلی در نرمافزار Aspen plus برای شرایط پایدار، اثر نسبت همارزی بر شاخصهای عملکردی در گازسازی شامل ترکیبات گاز سنتزی، ارزش حرارتی و دمای گازسازی بررسی شد. توزیع درجه حرارت درون گازساز و مصرف کربن جامد سوخت نفتی سنگین، عوامل موثری در تولید گاز سنتزی و عملکرد بهینه گازسازی میباشند. در مطالعه تجربی، دمای گازسازی در نقاط مختلف گازساز اندازهگیری شده است. نتایج مدلسازی نشان میدهند که مقادیر CO، H2 و HHV در نسبت همارزی برابر 39/0 بیشینه بوده که منطبق با مصرف کامل کربن جامد است. با افزایش نسبت همارزی، دمای گازسازی زیاد شده که این منطبق بر نتایج تجربی نیز میباشد. مقایسه نتایج مدلسازی و تجربی نشان میدهد که ضمن هماهنگی روند تغییرات دمای گازسازی، اختلاف دماهای تجربی و مدلسازی با افزایش نسبت همارزی کاسته میشود؛ همچنین پس از یک فاصله کوتاه از نوک انژکتور، درجه حرارت در طول گازساز با نرخ ثابتی کاهش مییابد. در نهایت، به منظور عملکرد بهینه گازسازی سوخت نفتی سنگین، یک تناسب بین طول گازساز و نسبت همارزی بر اساس پیشرفت یکی از واکنشهای اساسی در گازسازی ارائه شده است.
سوخت نفتی سنگین,نسبت همارزی,توزیع درجه حرارت,ترکیبات گاز سنتزی,طول گازساز
https://www.jfnc.ir/article_105247.html
https://www.jfnc.ir/article_105247_cfc8ecca8cefc015c10fda0c6b84526a.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
1
2020
03
20
بررسی اثرات زیست محیطی تولید بیواتانول از ضایعات سیب زمینی
36
49
FA
علی
متولی
گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری
a.motevali@sanru.ac.ir
میلاد
تیموری
گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری- ساری ایران
miladtomran@yahoo.com
برات
قبادیان
استاد مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
ghobadib@modares.ac.ir
غلامحسن
نجفی
0000-0003-3125-3804
دانشگاه تربیت مدرس
g.najafi@modares.ac.ir
10.22034/jfnc.2020.105925
نگرانی از افزایش آلودگی محیط زیست و افزایش گازهای گلخانهای، حاصل از استفاده سوختهای فسیلی، محققان را به سمت استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر سوق داده است. در پژوهش حاضر به بررسی اثرات زیست محیطی تولید سوخت بیواتانول از ضایعات سیبزمینی از مرحله کشاورزی تا مرحله تولید بیواتانول (خردکردن و لهکردن و تولید مالت، هیدرولیز آنزیمی، تخمیر و آبگیری) پرداخته شد. بررسی زیستمحیطی دادههای بدست آمده با استفاده از روش ارزیابی چرخه حیات در قالب 15 گروه تاثیر و 4 شاخص نهایی انجام شد و تابع کارکردی آن تولید یک کیلوگرم بیواتانول در نظر گرفته شد. نتایج بدست آمده از گروههای تاثیر در دو مرحله کشاورزی و تولید بیواتانول نشان داد که مرحله کشاورزی در تمامی گروههای تاثیر به جز گروه تاثیر سرطانزایی، مقادیر بالاتری نسبت به مراحل تولید بیواتانول در کارگاه (تولید مالت، هیدرولیز، تخمیر و آبگیری) دارد. همچنین، نتایج نشان داد بالاترین سهم در ایجاد گروههای تاثیر مختلف مربوط به مصرف انرژی الکتریسیته، فولاد، ماشینهای کشاورزی، نیتروژن، فسفات و انتشار آلایندههای مستقیم از سطح مزرعه و کارگاه است. مقایسه بین شاخصهای نهایی مختلف نشان میدهد که شاخص سلامتی انسانها به ازای تولید یک کیلوگرم سوخت بیواتانول 9/90 برابر نسبت به کیفیت اکوسیستم، 1/28 برابر نسبت به تغییرات اقلیم و 1/48 برابر نسبت به منابع دارای اثرات مخرب زیستمحیطی است.
اثرات زیست محیطی,بیواتانول,ضایعات سیب زمینی,ارزیابی چرخه حیات
https://www.jfnc.ir/article_105925.html
https://www.jfnc.ir/article_105925_6de89078875b175355482b0943605f16.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
1
2020
03
20
سنتز زئولیت مزو حفره Y با استفاده از پیروفیلایت به عنوان منبع Si و Al به منظور استفاده در فرآیند تولید بنزین و دیزل از روغن سنگین
50
66
FA
عرفان
آقایی
0000-0002-6005-5930
دانشگاه تربیت مدرس مهندسی شیمی
e.aghaei@modares.ac.ir
میترا
ابراهیمی نژاد
دانشگاه تربیت مدرس
m_ebrahimy_n@yahoo.com
رضا
خوشبین
0000-0003-3432-441X
مرکز آموزش عالی فنی و مهندسی بوئین زهرا
r.khoshbin@bzte.ac.ir
رامین
کریم زاده
دانشگاه تربیت مدرس دانشکده شیمی
ramin_karimzadeh@yahoo.com
سمیرا
مریدی
باشگاه پژوهشگران جوان دانشگاه آزاد اسلامی کرمانشاه
s.moridi311@yahoo.com
حمیدرضا
گودینی
دانشگاه آیندهوون
hgodini@gmail.com
الیور
گورکه
دانشگاه تکنولوژی برلین
oliver.goerke@ceramics.tu-berlin.de
10.22034/jfnc.2020.106136
زئولیتY بدون حضور ماده الگوساز و با استفاده از پیروفیلیت ذوب قلیایی شده به عنوان منبع Si و Al با موفقیت سنتز شده است. سورفکتنت (CTAB) جهت ایجاد حفرات مزو در زئولیت Y سنتزی مورد استفاده قرار گرفت. خواص فیزیکی-شیمیایی نمونهها با استفاده از آنالیزهای XRD، FESEM، BET، FTIR،NH3-TPD ، EDX بررسی شده است. خواص و عملکرد کاتالیستی زئولیتهای سنتز شده با استفاده پیروفیلیت با زئولیت Y تجاری مقایسه شده است. نتایج آنالیز XRD سنتز زئولیت Y با خلوص بالا با استفاده از پیروفیلیت ذوب قلیایی شده در حضور CTAB را تأیید میکند. همچنین، با استفاده از CTAB خواص بافتی و اسیدیته نمونه سنتزی بهبود یافت. فعالیت کاتالیستی زئولیتهای سنتز شده در راکتور بستر ثابت مطالعه شده است. نمونه سنتز شده با استفاده از CTAB جهت تبدیل روغن سنگین به سوختهای سبک میزان تبدیلی بالاتر از 60% نشان داد. همچنین، انتخابپذیری بالاتری نسبت به سوختهای سبک از قبیل بنزین و دیزل و نیز تولید گاز بیشتری برای زئولیت سنتز شده با استفاده از CTAB نسبت به نمونههای دیگر مشاهده شد. به علت وجود حفرات مزو و دسترسی مناسبتر مولکولهای خوراک به مکانهای فعال کاتالیستی، نمونه سنتز شده با CTAB میزان فعالیت و گاز تولیدی بالاتری را نشان داد.
زئولیت Y,پیروفیلایت,CTAB,کراکینگ روغن سنگین
https://www.jfnc.ir/article_106136.html
https://www.jfnc.ir/article_106136_60671ada52523fc7befa621a626778a9.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
1
2020
03
20
تشخیص ناپایداری شعله در مشعل پیش آمیخته شعله سطحی با استفاده از تحلیل فرکانسی
67
80
FA
محمدهادی
بدرخواهان
تربیت مدرس فارغ التحصیل رشته مهندسی مکانیک
m.badrkhahan@modares.ac.ir
محمد
ضابطیان طرقی
تربیت مدرس مهندسی مکانیک
zabetian@modares.ac.ir
محمدرضا
کرفی
تربیت مدرس مهندسی مکانیک
karafi@modares.ac.ir
10.22034/jfnc.2020.106253
در این پژوهش، با استفاده از حسگر نوری و سیستم داده برداری، به بررسی پایداری مشعل شعله سطحی پرداخته می شود. نوسانات شدت نور توسط حسگر نوری اندازه گیری و سپس، با استفاده از تبدیل فوریه سریع، از فضای زمانی به فضای فرکانسی انتقال داده شد و از منحنی پاسخ فرکانسی، فرکانس طبیعی نوسانات استخراج شد. برای اینکه بتوانیم رفتار دینامیک را برای شعله پیش آمیخته نشان دهیم، شعله های پیش آمیخته به دو ناحیه شعله های سلولی و شعله های مسطح تقسیم بندی می شوند. این تقسیم بندی وابسته به نرخ جریان و نسبت هم ارزی است. در شعله های مسطح، با افزایش نرخ جریان، بهدلیل افزایش سرعت گازهای داغ سوخته شده، فرکانس نوسانات نیز افزایش می یابد. در شعلهه ای سلولی، با افزایش نرخ جریان، فرکانس نوسانات کاهش پیدا می کند. در نرخ های جریان یکسان، کاهش شدید فرکانس نوسانات نشان دهنده ظهور شعله های سلولی است. بنابراین، امکان تشخیص گذر شعله از حالت مسطح به سلولی فراهم می شود.زمانی که در یک نرخ جریان ثابت، با افزایش نسبت هم ارزی، شاهد افزایش فرکانس نوسانات نباشیم، انتقال از شعله سلولی به شعله مسطح اتفاق می افتد. شروع انتقال از شعله سلولی به شعله مسطح در نرخ های جریان 1/1، 1/2، 1/3، 1/4، 1/5 و 1/6 مترمکعب بر ساعت به ترتیب در نسبت های هم ارزی 0/6، 0/62، 0/62، 0/64، 0/66 و 0/67 اتفاق می افتد. محل شروع انتقال منطبق بر شروع ناحیه برخاستگی براساس پردازش تصویر است. این پژوهش، دارای جنبه های تازهای از بررسی پایداری شعله می باشد بدون آنکه سبب اختلال در شکل شعله شود و به رژیم شعله آسیب وارد کند.<br />
ناپایداری ذاتی,شعله سلولی,شعله مسطح,فرکانس طبیعی نوسانات,تحلیل فرکانسی
https://www.jfnc.ir/article_106253.html
https://www.jfnc.ir/article_106253_56d847d3202d2d89211abe20d3446958.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
1
2020
04
18
بررسی آزمایشگاهی اثر ابعاد گرد زغال در انفجار مخلوط گرد زغال و متان
81
97
FA
فرهنگ
سرشکی
گروه استخراج معدن، دانشکده معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
farhang@shahroodut.ac.ir
حدیث
مرادی
گروه استخراج معدن، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شهر شاهرود، استان سمنان، ایران
h.moradiphd2017@gmail.com
محمد
عطایی
گروه استخراج معدن، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
ataei@shahroodut.ac.ir
محسن
نظری
دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود
mnazari@shahroodut.ac.ir
در معادن زغال سنگ، انفجار مخلوط گرد زغال و گاز متان در سال های اخیر باعث اثرات فاجعه باری شده است. اشتعال پذیری و فعالیت های شیمیایی گردوغبار مربوط به اندازه ذرات است. لذا، مکانیسم انفجار گردوغبار زغال سنگ به طور گستردهای توسط اندازه ذرات زغال سنگ کنترل می شود. در این مقاله، اثر اندازه ذرات گردوغبار زغال سنگ بر روی شدت انفجار گردوغبار زغالسنگ با استفاده از آزمون انفجار در محفظه 2 لیتری مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های زغال سنگ مورد آزمایش از سه معدن از منطقه زغالی مهم کشور (البرز شرقی، البرز مرکزی و طبس) جمع آوری شده و به صورت گرد زغال در هشت مقیاس مختلف (149، 125، 105، 74، 63، 53، 44 و 37 میکرون) آماده سازی شده است. نتایج آنالیز سرندی نشان میدهد که تقریباً تمام نمونه گرد زغالهای انتخاب شده حداقل غلظت مطلوب انفجار (250 گرم بر متر مکعب) را دارند. شدت انفجار هر نمونه با اندازه گیری حداکثر فشار، حداکثر میزان افزایش فشار و شاخص انفجار طی آزمایش های متعددی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحلیل، تمامی آزمایش ها در فشار 1/5 بار و دمای اولیه 25 درجه سانتی گراد انجام شد. طبق نتایج به دست آمده، ذرات گرد زغال با ابعاد 44 و 37 میکرون نسبتبه سایر ابعاد شاخص انفجاری بالاتری دارند. بنابراین، پارامترهای حداکثر فشار انفجار و حداکثر نرخ افزایش فشار با کاهش اندازه و پراکندگی ذرات، روند افزایشی را در شدت انفجار نشان می دهد. حضور ذرات ریز باعث افزایش سطح مؤثر و در نتیجه باعث افزایش سرعت انفجار و نرخ ناپایداری می شود که موجب شتاب فرایند انفجار گرد زغال می شود. بنابراین، طبق نتایج به دست آمده، در فرایند بررسی انفجار گرد زغال، علاوه بر غلظت گرد زغال، اندازه ذرات نیز بایستی درنظر گرفته شود. نتایج به دست آمده در این مکانیسم نه تنها در تحقیق و پیشرفت دانش فرایند انفجار گرد زغال مفید است، بلکه در انجام اقدامات لازم برای جلوگیری از انفجار گرد زغال سنگ در معادن زغال سنگ نیز مؤثر است.
گردوغبار زغال سنگ,محفظه احتراق,شاخص انفجار,توزیع اندازه ذرات,پارامترهای انفجاری
https://www.jfnc.ir/article_107185.html
https://www.jfnc.ir/article_107185_b260a22f560abd376d740519bc32c040.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
1
2020
04
18
بررسی تاثیر تعداد حفره بر بازده احتراقی و ضریب بازیافت فشار سکون در محفظه احتراق مافوق صوت
98
117
FA
محمد
لاهیجانی
گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
mohammad37@gmail.com
سبحان
امامی
0000-0002-5481-6078
هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد
sobhan@pmc.iaun.ac.ir
با توجه به اینکه پایداری شعله در موتورهای اسکرمجت از چالشهای اساسی پیشروی توسعهی اینگونه موتورهاست، در مطالعهی حاضر به بررسی عددی تاثیر حفره در محفظه احتراق مافوق صوت یک اسکرمجت پرداخته شده است. در این شبیهسازی دو بعدی از مدل اغتشاشی k-ɛ استاندارد و مدل احتراقی واکنشگاه نیمه مخلوط (PaSR) استفاده شده است. جریان هوا بهصورت مافوق صوت و با عدد ماخ 2/05 به محفظه احتراق وارد میشود. سوخت هیدروژن نیز در شرایط صوتی و بهطور متقاطع درون جریان هوا تزریق میشود. در این محفظه احتراق، به منظور پایدارسازی شعله از حفره استفاده شده و تاثیر نحوه قرارگیری حفره و تعداد حفرهها بر ساختار جریان، بازده احتراقی و ضریب بازیافت فشار سکون مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان میدهد، با افزایش تعداد حفرهها از یک تا چهار، بازده احتراقی افزایش یافته اما ضریب بازیافت فشار سکون کاهش مییابد. برای پیکربندی با چهار حفره بازده احتراقی برابر 98% و ضریب بازیافت فشار سکون برابر 46/13% است که نسبت به پیکربندی تکحفره تقریباً با افزایش 26% بازده احتراقی و کاهش 10% ضریب بازیافت فشار سکون همراه است. بهترین عملکرد در پیکربندیهای مورد مطالعه مربوط به محفظه احتراق با دو حفره موازی و دو پاشنده سوخت است.
احتراق مافوق صوت,اسکرمجت,سوخت هیدروژن,حفرهی پایدار کننده شعله,بازده احتراقی
https://www.jfnc.ir/article_107377.html
https://www.jfnc.ir/article_107377_43a0daf372ff55bf065b5b2b503dc020.pdf