بررسی عددی پارامترهای موثر در انتقال حرارت تشعشعی فرایند احتراق اکسیدی کوره های گازی چرخشی

در کوره های گازی مبتنی بر احتراق سوخت اکسیدی، با توجه به دمای بالای شعله، انتقال حرارت تشعشعی بخش مهمی از شار حرارتی را تشکیل می-دهد و نقش مهمی در نحوه توزیع دما شعله دارد. پارامترهای مختلفی در انتقال حرارت تشعشعی کوره ها تاثیر دارد. در این پژوهش به بررسی تاثیر ضریب تشعشع دیوارها، ترکیب اکسیدکننده و چرخش جریان ورودی در کوره گازی هارول که با سوخت متان کار می کند پرداخته شد. از مدل k-ε استاندارد، مدل DO و مدل EDM به ترتیب جهت مدلسازی آشفتگی جریان، تشعشع و فرایند احتراق استفاده شد. خواص تشعشعی محیط گازی با استفاده از مدل WSGG تعیین شد. نتایج نشان دادند که با افزایش عدد چرخش دمای بیشینه شعله در اثر حرکت چرخشی گازها به سمت دیواره بالا و دهانه ورودی حرکت می کند. این امر سبب می شود که شار حرارتی دیوارها افزایش و شار حرارتی محوری کاهش یابد. با تغییر ترکیب اکسیدکننده به علت تغییر در درصد و ترکیبات گازهای حاصل از احتراق، میزان فعال بودن محیط گازی از نظر تشعشعی دچار تغییر می شود. استفاده از نیتروژن در اکسیدکننده سبب می شود دمای بیشینه به سمت دیوارها حرکت کند درحالی که کربن دی اکسید باعث تمرکز شعله در محور مرکزی می گردد اگرچه افزایش درصد جرمی اکسیژن در اکسیدکننده فرایند پخش را بهبود می بخشد. افزایش ضریب تشعشع دیوارها نیز موجب می شود شعله متمرکزتر شود و بیشینه دمای آن به سمت دیواره بالا حرکت کند.