مدل سازی و شبیه سازی احتراق غیرکاتالیستی متان با شعله آرام برای تولید گاز سنتز

اثر شرایط عملیاتی بر عملکرد احتراق غیرکاتالیستی متان با شعله آرام به منظور تولید گاز سنتز مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور اثر نسبت متان به اکسیژن خوراک بر حداقل دمای پیش گرم لازم برای احتراق و اثرهای نسبت متان به اکسیژن، نسبت بخار آب به متان خوراک و نیز فشار محفظه احتراق بر میزان تبدیل متان و گزینش پذیری و بهره تولید گاز سنتز مورد بررسی قرار می گیرد. برهمکنش همزمان پدیده های انتقال جرم و گرما با سینتیک واکنش های شیمیایی با استفاده از یک مدل یک بعدی انجام می شود. سینتیک واکنش های احتراق متان با استفاده از سازوکار شیمیایی GRI 3.0 مدل می شود. حل عددی معادله های مدل با استفاده از زیربرنامه TWOPNT انجام می شود. مدل می تواند داده های آزمایشگاهی را به خوبی پیش بینی نماید. تاثیر افزایش فشار بر کاهش حداقل دمای پیش گرم لازم برای احتراق خوراک غلیظ بیش تر از خوراک رقیق است به طوری که افزایش فشار از 1 به 60 اتمسفر حداقل دمای پیش گرم لازم برای خوراک با نسبت متان به اکسیژن 25/0 و 1 را به ترتیب 200 و 800 کلوین کاهش می دهد. در نسبت متان به اکسیژن 5/0 تا 7/0، مخلوط واکنش قابلیت اشتعال در دمای 298 کلوین را داراست. افزایش موجودی متان و بخار آب در خوراک، بر روند تغییر تبدیل متان اثر همسو و بر روند تغییر گزینش پذیری و بهره تولید گاز سنتز اثر متقابل دارند. افزایش نسبت آب به کربن خوراک تا مقدار 4 سبب کاهش 83 تا 90 درصدی بهره تولید گاز سنتز می شود. تزریق بخار آب سبب کاهش نرخ تشکیل دوده و تولید گاز سنتز غنی از هیدروژن می شود. در خوراک رقیق با نسبت متان به اکسیژن 25/0، تبدیل متان و دمای محفظه احتراق همواره با افزایش فشار افزایش می یابند در حالی که در خوراک غلیظ تر با نسبت های 2 و 5/2، به ترتیب در فشارهای حدود 30 و 35 بار دارای مقدار بیشینه هستند.