انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297220140723Using a Multi Zone Thermodynamic Model in an HCCI Engine to Predict Exhaust Gas Temperatureپیشبینی دمای گازهای خروجی در موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن با کمک الگوی چندناحیهای314746188FAمحسننازک تبارخواجه نصیر طوسیسید علیجزایریخواجه نصیرامیدجهانیاندانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل0000-0002-5968-5185Journal Article20131213Nowadays, Homogenous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is a promising idea to achieve the benefits of the gasoline and diesel engines. An important motivation to the tendency of these engines is due to low pollutions and particulate matters that are affected by exhaust gas temperature. Controlling exhaust gas temperature in HCCI engine can lead to controlling pollution. In the present work, the parameters that have the most effect on exhaust gas temperature are specified and the effects of input variables on the mentioned parameters have been investigated using a thermo-kinetic multi zone model. This model has been coupled to a full kinetic mechanism of PRFs (iso octane and normal heptane) as fuel. The model is validated with a large number of experimental data obtained from a Ricardo engine. The exhaust gas temperature depends on combustion timing, burn duration and fuel input energy. Results show that the mentioned parameters are most affected by variables such as octane number, inlet pressure, engine speed and equivalent ratio. At the end three correlations have been presented to predict the combustion timing, burn duration and exhaust gas temperature. These parameters have been compared with experimental data.امروزه موتورهای اشتعال تراکمی ایدهای نوین برای دستیابی همزمان به سودمندیهای موتورهای بنزینی و دیزلی اند. یکی از انگیزههای مهم در گرایش به این موتورها پایین بودن آلایندههای NOx و ذرات معلق است. با کنترل دمای گازهای خروجی میتوان آلایندهها را کنترل کرد. در کار حاضر، پارامترهایی که تاثیر بیشتری بر دمای گازهای خروجی دارند مشخص شده و تاثیر متغیرهای گوناگون موتور بر آن پارامترها با استفاده از مدل ترمودینامیکی چندناحیهای بررسی شدهاند. این مدل شامل سینتیک مفصل شیمیایی احتراق سوخت مرجع اصلی (مخلوط ایزواکتان و هپتان نرمال) با درنظر گرفتن گازهای برگشتی است. برای صحهگذاری مدل از دادههای تجربی بهره گرفته شده است. دمای گازهای خروجی به زمانبندی احتراق، مدت زمان سوختن مخلوط و نسبت همارزی بستگی دارد. نتایج نشان میدهند این متغیرها بیش از همه تحت تاثیر پارامترهایی ازقبیل فشار مخلوط ورودی، عدد اکتان، نسبت همارزی و دور موتورند. در پایان رابطهای برای دمای گازهای خروجی ارائه شده و دقت آن با دادههای آزمون مقایسه شده است.https://www.jfnc.ir/article_46188_ccaebdd5133db053e819479def8ac574.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297220140723Mechanism and Rates of Hydrogen Cyanide Production in Polyacrylonitrile Incineration Furnaces and Suggesting a Suitable Method for the Removal of Cyanide Gasبررسی سازوکار و میزان تولید هیدروژن سیانید در کورههای سوزاندن پلی اکریلونیتریل و پیشنهاد روش مناسب جهت حذف گاز سیانید617546189FAزینبحاج علی فرددانشگاه صنعتی امیرکبیرفریبرزرشیدیدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی شیمیرامینبدرنژادJournal Article20131214Today communities have approved of strict laws for the limits of air pollutants produced by industrial units. Hydrogen cyanide, known as one of the most important and toxic gases, is the exhaust gas from heat treatment of polymers containing nitrile groups, such as polyacrylonitrile (PAN). In this paper, the mechanism of hydrogen cyanide production from polyacrylonitrile pyrolysis has been presented and also the amount of hydrogen cyanide emitted by furnaces producing carbon fiber has been evaluated in a research center in Iran. The amount of released Hydrogen cyanide was measured and presented for two production stages of 150 and 196 carbon fiber and at three different locations; the oxidation furnace, high temperature furnace and before entering the gas purification unit. As expected, the maximum amount of cyanide was observed in HT furnace and the production of the cyanide emission was doubled in 196 carbon fiber mode. The main goal of this paper is to select an appropriate system to eliminate discharged pollutants from the furnaces which is an important issue in the field of combustion and furnace. For this reason, various systems have been surveyed to reduce the amount of hydrogen cyanide. This method has been selected due to the fact that absorption is the appropriate system for removing pollutants with various concentrations in different flows. Furthermore, it is a much less costly method in comparison to the other ones. Moreover, for eliminating hydrogen cyanide by the absorption strategy, a system which consists of two consecutive packed towers is simulated by the aid of powerful Aspen Plus software and Electrolyte NRTL-RK thermodynamic package. The optimum values of operating parameters such as fluid flow, temperature and equipment parameters like the height of the columns were proposed.امروزه جوامع قوانین سختگیرانه ای برای حد مجاز آلایندههای هوای خروجی از واحدهای صنعتی تصویب کردهاند. هیدروژن سیانید، که یکی از مهمترین و خطرناکترین گازهاست، آلاینده خروجی از فرایند حرارتی پلیمرهای دارای گروههای نیتریل مانند پلی اکریلونیتریل است. در این مقاله، مکانیزم تولید هیدروژن سیانید از پیرولیز پلی اکریلونیتریل بیان شده و مقدار هیدروژن سیانید خروجی از کورههای تولید الیاف کربن در یک واحد تحقیقاتی در ایران ارائه شده است. مقدار هیدروژن سیانید خروجی در سه نقطه کوره اکسیداسیون، کوره دما بالا و قبل از ورود به واحد تصفیه در دو حالت تولید 150 و 196 لیف ارائه شده است. بیشترین مقدار آلاینده خروجی در کوره دما بالا مشاهده شد و در حالت تولید 196 لیف کربن، انتشار هیدروژن سیانید به دو برابر افزایش یافت. هدف اصلی در این مقاله انتخاب سیستمی مناسب جهت حذف آلایندههای خروجی از کوره هاست که مسئله حائز اهمیتی در حوزه کوره و احتراق محسوب می شود. بدین منظور سیستم های مختلف برای کاهش مقدار هیدروژن سیانید خروجی بررسی شدند و با توجه به آنکه جذب سیستمی مناسب برای حذف آلایندهها در دبیها و غلظتهای متفاوت است و همچنین روشی با هزینه کمتر نسبت به سایر روش هاست، این روش انتخاب شد. در ادامه، برای حذف هیدروژن سیانید توسط روش جذب، سیستمی شامل دو برج جذب آکنده متوالی با استفاده از نرم افزار قدرتمند Aspen Plus و بسته ترمودینامیکی Electrolyte NRTL-RK شبیهسازی شده و مقدار بهینه پارامترهای عملیاتی نظیر غلظت سود، دبی مایع و دمای مایع و پارامترهای تجهیزات نظیر ارتفاع برجها پیشنهاد شدند.https://www.jfnc.ir/article_46189_941876c58453b2f230162fa6d8037217.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297220140723Improving the Performance of an Aluminum Rotary Furnace using Numerical Simulationبهبود شرایط کارکرد کوره دوار ذوب آلومینیوم با استفاده از شبیه سازی عددی11546190FAمجتبیرحیم پوردانشگاه تربیت مدرسکیومرثمظاهریدانشگاه تربیت مدرسسید حسینسیدیندانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20140125Rotary aluminum furnace is used to recycle aluminum from scrap. This is a complex process and consists of many different phenomena such as aluminum smelting and burn-off, gas phase turbulent combustion and radiation in a rotary drum. In this research, a model is presented which divides the furnace into three zones, according to the distinct phenomenon happening in each zone. Thethreezones are refractory lining, combustion zone and melting zone. Only heat can be transferred through zones’ interfaces and no mass transfer is allowed. Numerical results indicated that molten aluminum is highly affected by furnace rotation and rotation has a significant effect on aluminum melting time. In addition, the rotational speed of 1.2rpm leads to the minimum melting time. The results also showed that radiation is the dominant heat transfer mechanism inside the furnace and 84% of the total heat flux received by melting zone is due to radiation. This portion of radiation heat transfer increases to 88.5% by increasing radiation emissivity of refractory lining from 0.7 to 0.85. As a result, the temperature of exhaust gases decreases which means better performance of the furnace.Therefore, the furnace operation time decreases by 20 minutes.کوره دوار ذوب آلومینیوم برای بازیافت آلومینیوم از قطعات قراضه به کار می رود. کارکرد این کوره فرآیندی پیچیده و شامل پدیده های گوناگونی است که مهمترین آنها ذوب و اکسایش آلومینیوم، احتراق مغشوش سوخت گازی و تشعشع در یک بدنه دوار هستند. در تحقیق حاضر مدلی برای کوره دوار ذوب آلومینیوم ارائه شده است که کوره را به سه ناحیه لایه دیرگداز، ناحیه احتراق و ناحیه ذوب تقسیم می کند. بین این نواحی امکان تبادل جرم وجود نداشته و تنها انتقال حرارت ممکن است. حل عددی مساله نشان داد تهیه آلومینیوم مذاب کاملا تحت تاثیر دوران بدنه بوده و القای حرکت در آلومینیوم مذاب، باعث تسریع فرآیند ذوب می شود. همچنین در کنار اهمیت نقش دوران بدنه بر سرعت بخشیدن به فرآیند ذوب آلومینیوم، سرعت دورانی 1.2 دوربردقیقه بدنه کوره منجر به حداقل شدن زمان تهیه مذاب می شود. سپس نقش غالب تشعشع در انتقال حرارت درون کوره در مقابل جابه جایی حرارت تحقیق و مشاهده شد 84% از انتقال حرارت درون فضای کوره از طریق مکانیزم تشعشع انجام می شود. با افزایش ضریب صدور لایه دیرگداز از0.7 به 0.85 این مقدار به 88.5% افزایش و دمای گازهای درون کوره کاهش می یابد که در نتیجه کارایی کوره بهبود یافته و فرآیند ذوب 20 دقیقه زودتر پایان می یابد.https://www.jfnc.ir/article_46190_bf6b0f58d00358ea44b0d4205479fb1c.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297220140723Numerical Study of Propane-Air Combustion Stability in a Diverging Microburnerمطالعه عددی پایداری شعله احتراقی مخلوط پروپان-هوا در یک میکرو برنر با کانال واگرا173046191FAحمید رضاعسکری فرد جهرمیدانشگاه صنعتی سهندسیامکحسین پوردانشگاه صنعتی سهند0000-0002-7227-6028Journal Article20140310In this paper, propagation of propane-air premixed flame in a 2D diverging micro channel has been investigated numerically by emphasizing on the role of wall in flame stability. Effect of inlet velocity, wall thermal conductivity, heat loss coefficient and divergence angle on two modes of instability, blowout and extinction, has been studied. Stability maps have been drawn for straight and diverging channel and it has been shown that divergence angle changes stability map pattern and increases critical heat loss coefficient dramatically. In a certain case, heat loss coefficient of a channel with 0.7o divergence angle is about three times larger than the straight one. The variations of flame position with divergence angle and heat loss coefficient have also been presented.در این مقاله، پایداری احتراق پروپان-هوا در یک میکروبرنر با کانال مستقیم و واگرا بررسی شده است. تأثیر سرعت جریان، ضریب انتقال حرارت رسانشی دیواره کانال و ضریب انتقال حرارت جابه جایی جداره بیرونی کانال با محیط اطراف بر مشخصات شعله و ناپایداری آن بررسی شده است. همچنین، در این مقاله، نقش زاویه واگرایی کانال بر دو پدیده خروج شعله از کانال و خاموشی شعله مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد زاویه واگرایی تأثیر بسزایی در افزایش محدوده های پایداری شعله داشته و تحت شرایط خاصی از جریان زاویهداربودن کانال سبب افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی بحرانی تا سه برابر میشود. همچنین، این بررسیها نشان میدهد زاویه واگرایی کانال تأثیر زیادی در محل استقرار شعله پایدار دارد و در برخی نمودارهای پایداری، الگوی تغییرات در مقایسه با کانال های مستقیم متفاوت است.https://www.jfnc.ir/article_46191_a2ab53c810b246ccce61824a032fb745.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297220140723Design, Numerical Simulation and Experiment of a Swirl Injector with Tangential Inletsطراحی، شبیه سازی عددی و آزمایش یک انژکتور گریز از مرکز با ورودی های مماسی9711046192FAسید مصطفیحسینعلی پوردانشگاه علم و صنعت ایرانحدیثهکریمائیفتح الهامیدانشگاه تربیت مدرسJournal Article20140504In this paper, design and calculation method of a swirl injector with tangential inlets has been presented considering some known assumption. The injector designed based on the above method has been manufactured using CNC. Formation and development phenomena of air core within swirl injectors and their simulation is complicated due to two-phase swirl turbulent flow with common free surface. Therefore, in order to predict exit flow properties and investigate test results fitting, internal flow analysis has been performed. The results show agreement between numerical simulations and experiments, and air core has been formed correctly within injector. Two-phase and free surface simulations have been carried out using VOF method and turbulence has been modeled using k-emodel. The results have been discussed completely in the text.در این مقاله، روش طراحی و محاسبات یک انژکتور گریز از مرکز جریان مماسی با فرض یک سری معلومات ارائه شده است.این انژکتور براساس روش مذکور، به گونهای طراحی شده است که یک زاویه پاشش باز و ضخامت لایه خیلی کم به دست می دهد که برای محدودیت طول محفظه مناسب بوده و پودرسازی ریزتری به دست می دهد. پدیده ایجاد و توسعه حفره هوا در جریان داخلی انژکتورهای گریز از مرکز پیچشی و شبیهسازی آن، به دلیل وجود دو جریان پیچشی آشفته در دو فاز مختلف که دارای سطح آزاد مشترک اند، پیچیده است. برای این انژکتور، تحلیل عددی جریان داخلی به منظور پیش بینی مشخصه های جریان خروجی انجام گرفته است تا اطمینان حاصل شود که حفره هوا به درستی در انژکتور شکل گرفته است و مشخصه های خروجی مورد نظر تامین شده است. این مشخصه ها شامل زاویه مخروط پاشش، ضخامت لایه سیال خروجی، توزیع سرعت خروجی، راندمان پرشدگی نازل تخلیه، الگوی پاشش و غیره است. برای حل جریان دوفازی و شبیهسازی جریان سطح آزاد بین دو فاز و تشکیل حفره هوا، روش حجم سیال استفاده شده و آشفتگی جریان نیز با استفاده از مدل k-e شبیهسازی می شود. نتایج این بررسی ها در مقاله به تفصیل ارائه و بحث شده است.https://www.jfnc.ir/article_46192_36ed6e6ed1415bdbbb65d53883df06b5.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297220140723Effect of MgONanoparticle on Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorateتاثیر نانوذرات اکسید منیزیم بر تجزیه گرمایی آمونیوم پرکلرات495946193FAاسماعیلایومنمرجانتحریریمحسنبداغیحمیدیوسفینژادJournal Article20140808This work is on the thermal decomposition of ammonium perchlorate activated by addition of commercialMagnesium oxide (MgO) nanoparticles. MgO nanoparticles were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Transition Electron Microscope (TEM) which shows an average nanoparticles diameter of 24 and 20nm, respectively. Also, TEM image shows that the MgO nanoparticles have a polyhedral shape. Furthermore, the catalytic properties of the MgOnanoparticleson the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) were evaluated by Thermo-Gravimetric Analysisand Differential Scanning Calorimeter(TGA/DSC). This method showed in presence of 1, 2, 3 and 4 wt% of MgOnanoparticles,the thermal decomposition temperature of AP decreased by 102.42, 110.52, 116.47 and 121.96C, respectively. Also, results imply that theheat decomposition of AP was increased by 420.64, 637.18, 647.69 and 821.33J/g in the presence of 1, 2, 3 and 4 wt% of MgOnanoparticles, respectively. The kinetics of the thermal decomposition of AP and catalyzed AP have also been evaluated using model fitting method.در این تحقیق، تجزیه گرمایی نانوکامپوزیتهای حاوی آمونیوم پرکلرات و نانوذرات اکسید منیزیم (MgO) تجاری بررسی شده است. مشخصات نانوذرات MgO با روشهای مشخصهیابی XRD و TEM بررسی شده است، که این آنالیزها متوسط اندازه این نانوذرات را به ترتیب 24 و nm20 نشان میدهند. همچنین، تصویر آنالیز TEM نشان میدهد که نانوذرات MgO دارای شکل چندوجهی اند. به علاوه، خواص کاتالیزوری نانوذرات MgO بر تجزیه گرمایی آمونیوم پرکلرات (AP) با آنالیزهای گرمایی DSC و TGA بررسی شده، که نتایج نشان میدهند دماهای تجزیه گرمایی AP در حضور 1، 2، 3 و 4 درصد وزنی از نانوذرات MgO به ترتیب 102/42، 110/52، 116/47 وC˚121/96 کاهش پیدا میکنند. همچنین، نتایج دلالت بر این دارند که گرمای تجزیه حاصل از AP در حضور 1، 2، 3 و 4 درصد وزنی از نانوذرات MgO به ترتیب 420/64، 637/18، 647/69 و J/g 821/33 افزایش پیدا میکنند. پارامترهای سینتیکی AP و AP حاوی کاتالیزورها با استفاده از روش برازش مدل ارزیابی شدهاند.https://www.jfnc.ir/article_46193_537f656bcf18ee9855da98b28157857a.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297220140723Study of Equivalence Ratio and Propellant Effects on a Reactive Flow with Low Residence Time and Highly Variable Tempereture and Pressureمطالعه اثرات نسبت هم ارزی و نوع سوخت بر روی یک جریان واکنشی با فشار و دمای متغیر و زمان اقامت کوتاه779546194FAامیرمردانیدانشگاه صنعتی شریف0000-0002-6672-9705محمدصالحعبداله پوردانشگاه صنعتی شریفوحیدرضائیصنعتی شریفJournal Article20141009Gas aerothermodynamics is the thermodynamics of a gas in high velocity associated with heat transfer. One of the devices which takes advantage of this field is a rocket system. High velocity flow filedwith intensely varying pressure and temperature along the nozzle axis leads to reduction ofresidence time.This means the balance between chemical and flow time scales is changing in the flow stream. In this study, reacting flow composition variations in combustion chamber and nozzle of a liquid rocket engine is numerically investigated for hydrogen and kerosene fuels regarding combustion efficiency and performance of the engine. Numerical modeling has been conducted with the aid of commercial code FLUENT. turbulence and EDC combustion models have been used to consider turbulence effects on the flow field. 9-step and 14-step skeletal mechanisms have been utilized to represent chemical oxidation of kerosene and hydrogen, respectively. Results show a reasonable accuracy in comparison with experimental measurements. As a result of this study, it can be concluded that in combustion chamber and convergent nozzle, the frozen and finite rate modeling have almost same results in all equivalence ratios. However, in divergent section of the nozzle some reactions proceed in finite rate regarding to fuel type. Finally, it can be noted that maximum Damkohler number occurs in the same axial position for both kerosene and hydrogen fuels.آیروترمودینامیک گاز در واقع مطالعه ترمودینامیک گازها در سرعت بالاست که همراه با تبادل حرارت و انرژی مکانیکی است. ازجمله سیستم هایی که دارای این ویژگی اند می توان به سیستم های پیشرانش راکتی اشاره کرد. در سیستم های پیشرانش راکتی، که دارای نازل همگرا-واگراست، در طول نازل مقدار فشار و دما تغییر کرده و سرعت بالای این نوع سیستم ها موجب کاهش زمان اقامت می شود. به همین منظور، در این مطالعه، به بررسی موتور سوخت مایع و اثرات تغییر نوع سوخت و نسبت هم ارزی بر روی احتراق و پارامترهای عملکردی موتور پرداخته شده است. حل عددی با استفاده از مدل آشفتگی و مدل احتراقی EDCو فرض دبی ثابت در جریان ورودی برای دو سوخت هیدروژن و کروسین با استفاده از نرم افزار فلوئنت انجام شده است. برای شبیه سازی واکنش های شیمیایی کروسین از مکانیزم کاهشیافته 9 مرحله ای و هیدروژن 14 مرحلهای استفاده شده است. به منظور صحت سنجی نتایج حل عددی از داده های تجربی استفاده شده است که تطابق نسبتاً مناسبی بین آنها مشاهده می شود. از نتایج مهم این مطالعه می توان به رفتار نسبتاً مشابه حل حالت گونه های تثبیت شده و نرخ محدود در تمامی نسبت های هم ارزی در محفظه احتراق اشاره کرد. همچنین، با افزایش نسبت هم ارزی، در محدوده مکانی وسیع تری از موتور (محفظه و قسمتی از نازل همگرا)، می توان حل حالت گونه های تثبیت شده و نرخ محدود را یکسان درنظر گرفت. از دیگر نتایج مهم، می توان به وقوع واکنش هایی با نرخ محدود در قسمت واگرای نازل برای سوخت کروسین و یکسان بودن مکان بیشینه عدد دامکوهلر برای دو سوخت اشاره کرد.https://www.jfnc.ir/article_46194_86d91c66f12894957b1438e1fc1a95dc.pdf