دانلود پروژه رشته برق در مورد احتراق ذرات – قسمت ششم

دانلود پایان نامه

نتایج حاصل از آزمایشات ( 21% اكسیژن و 79% نیتروژن ) و ( 21% اكسیژن و 79 % آرگون ) در شكل ( 4- 8 ) آمده است.

این شكل نشان می‌دهد كه با جایگزین آرگون به جای نیتروژن در مخلوط گازی، حد رقیق غلظت برای انتشار شعله از 95 تا حدود 205 گرم مترمكعب افزایش می‌یابد. علت این موضوع به میزان تشكیل مولكول اكسید توسط گاز بستر بر می‌گردد. در واقع اگر مخلوط گازی بتواند مولكول اكسید تشكیل دهد ( مثل NOx ) این اجزا به انتقال اكسیژن به سطح ذره در نتیجه احتراق آن كمك خواهد كرد {} . در میان مخلوطهای گازی استفاده شده در این تحقیق تنها نیتروژن است كه می‌تواند اكسیدهایی تشكیل دهد كه به همراه اكسیدهای آلومینیوم به انتقال اكسیژن به سطح ذره كمك كند. به عبارت ساده‌تر نرخ پخش N2 بیشتر از Ar است. همچنین شكل ( 4-8 ) نشان می‌دهد كه تغییر فاصله خاموشی در حدود 1 میلیمتر است.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

4-5- نتیجه‌گیری:

وجه تمایز احتراق سوختهای گازی همگن با شعله مخلوط ذرات غیر همگن ان است كه در مورد شعله‌های همگن در غلظتهای پایین یك حد رقیق اشتغال داریم و به عبراتی در غلظتهای پایین‌تر از حد رقیق اشتغال شعله نداریم. همچنین در غلظتهای بالا نیز یك حد غنی اشتغال داریم كه برا غلظتهای بالاتر از حد غنی، شعله وجود ندارد. اما در مورد سوختهای غیر همگن، حد غنی اشتغال وجود ندارد. از آنجا كه در مورد این گونه، سوختها، ایجاد غلظتهای بالاتر از نقطه نظر ایمنی ( خطر انفجار ) و همچنین به علت ته‌نشینی ذرات تحت جاذبه زمین و برهم خوردن طیف یكنواخت آنها، عملاً در آزمایشهای روی زمین امكان پذیر نمی‌باشد، لذا ضمن لحاظ نمودن این موارد، حد غنی اشتغال در غلظتهای بالا مشاهده نشد. التبه در مجموعة آزمایشاتی كه اشخاص مختلف در كشورهای دیگر انجام داده‌اند به جز آقای كلور {} كه به مقدار ناچیزی حدغنی اشتغال را مشاهده كرده است، در سایر موارد حدغنی اشتغال دیده نمی‌شود. بنابراین نتایج آزمایشات ما و سایر محقیقین، در این مورد اتفاق نظر نسبتاً زیادی وجود دارد اما در مورد حد رقیق اشتغال تا حدودی اختلاف وجود دارد كه به نظر نگارنده، این اشكال به میزان قابل توجهی به خطاهای تجربی در خصوص تولید سوسپانسیون یكنواخت از ذرات آرام با قابلیت مناسب كنترل غلظت و داده برداری غلظتها توسط لیزر و حساسیت بالای لیز به نور محیط مرتبط می‌باشد.

دامنه نوسانات انتشار یافت، آغاز می‌شود. شعله در این ناحیه ناگهان مجبور به تحمل نوسانات سریع نامنظم گردیده كه شعله را آشفته نمودده و شتاب سریعی به آن می‌دهد. در ناحیه آشفته سرعت شعله با شتاب زیادی افزایش یافته و پیشانی شعله در این ناحیه دارای اشكال مختلفی می‌باشد. از جمله این اشكال می‌توان به چین خوردگی‌های نامنظم، كشیدگی بیش از حد شعله از یك سمت، عدم پیشروی بخشی از شعله بر خلاف بخشهای دیگر وجود و رتكسها در شعله و چند تكه شددن شعله اشاره نمود. شكل ( 3-11 ) تصویری یك شعله آشفته را نشان داده كه در آن پیشانی شعله دارای چین خوردگیهای نامنظم می‌باشد. شكل ( 3-12 ) تصویری از یك شعله آشفته كه پیشانی آن از سمت چپ به پایین كشیده شده را نشان می‌دهد. شكل ( 3- 13 ) عدم پیشروی بخشی از شعله را در پیشانی شعله نشان می‌دهد. شكل ( 3-14 ) چند تكه شدن شعاه آشفته را به تصویر می‌كشد. شكل ( 3-15) نیز نمایانگر وجود و رتكسها در شعله آشفته می‌باشد. شكل ( 3-16 ) نمایی نزدیك از یك شعله آشفته را نشان داده كه در آن ویژگی‌های یك شعله آشفته مشهود است.

3-5-2- آزمایش سرعت سوزش ذرات آلومینیوم با قطر 18 میكرون:

قبل از انجام آزمایش، ذارت 18 میكرون را به مدت 48 ساعت در كوره خشك كن قرار می‌دهیم تا كاملاً خشك شوند. سپس این ذارت را در داخل سیلندر مربوطه می‌ریزیم. آنگاه به ترتیبی كه در قسمتهای قبلی ذكر شد، ذرات را به داخل لوله آزمایش تزریق می‌نمائیم و پس از ایجاد جریان یكنواخت ذرات در بالای لوله، ذرات را توسط سیم تنگشی ملتهب مشتعل می‌كنیم و آنگاه سیستم تزریق را قطع نموده و اجازه می‌دهیم تا شعله در امتداد لوله به سمت پایین منتشر شود. همزمان از انتشار شعله توسط یك دوربین سرعت بالا تصویربرداری می‌گردد تا با بازبینی ضخیم بتوان با كمك علائم روی محفظه احتراق ( لوله شیشه‌ای )، سرعت انتشار و سپس به طریقی كه پیشتر ذكر شد سرعت سوزش را بدست آورد. جزئیات احتراق ابر ذرات آلومینیوم به قطر 18 میكرون در مخلوطی از اكسیژن – نیتروژی ( 21%O2 + 79%N2 ) در جدول ( الف – 1 ) بخش ضمیمه آمده است. برای قطر 18 میكرون در حدود 70 مرحله ازمایش انجام گرفت كه از میان آن 43 مورد موفقیت آمیز بود و درباتی موارد یا شعله تشكیل نشد و یا با عدم انتشار آن روبرو بودیم.

3-5-3- آزمایش سرعت سوزش ذرات آلومینیوم با قطر 28 میكرون:

با اعمال شرایط مشابه نسبت به آزمایشات قبلی ( به لحاظ مدت زمان خشك شدن ذرات، دمای كوره و نحوه آزمایش‌ ) این بار با قطر ذرات 28 میكرون، 22 مرحله آزمایش انجام گرفت كه نتایج آزمایشات موفق در جدول ( الف – 2 ) ضمیمه درج شده است.

3-5-4- آزمایش سرعت سوزش ذرات آلومینیوم با قطر 38 میكرون:

تحت شرایط مشابه، 18 مرحله آزمایش با قطر 38 میكرون انجام پذیرفت كه نتایج آن در جدول ( الف –3 ) ضمیمه آمده است. نكته قابل ذكر اینكه در طی مراحل آزمایش، با افزایش قطر ذرات، پراكنش و تعلیق ذرات بعضاً با مشكل مواجه می‌شد. البته این موضوع قابل انتظار است، چرا كه به عنوان مثال در ذرات با قطر 38 میكرون، ذرات به علت سنگینی به سرعت از حالت تعلیق در آمده و در انتهای لوله آزمایش بر روی یكدیگر انباشته می‌شوند و لذا پخش یكنواخت در ابر ذرات كه از شرایط اجرای آزمایش می‌باشد احراز نمی‌شد.

3-5-5- آزمایش سرعت سوزش ذرات آلومینیوم با قطر 5 میكرون:

ذرات آلومینیوم با قطر 5 میكرون به دلیل اندازه‌های بسیار كوچك، حالت غبار دارند و به همین علت برای خشك نمودن این ذرات زمانی حدود سه برابر نمونه‌های قبلی در ظنر گرفته شد ضمن اینكه دمای كوره نیز نسبت به آزمایشات قبلی در دمای بیشتری تنظیم گردید. نكته دیگر در خصوص ذرات با قطر بسیار كم 5 میكرون این بود ذرات با سرد شدن، به سرعت رطوبت جذب نموده و به هم می‌چسبیدند، به همین دلیل برای انجام آزمایشات موفق و تعلیق و پراكنش مناسب ذرات می‌بایست به طور دائم از ذرات گرم استفاده می‌شد. برای ذرات با قطر 5 میكرون هفده مرحله آزمایش انجام گرفت كه نتایج ازمایشات موفق در جدول ( الف – 4 ) ضمیمه درج شده است.

3-5-6- آزمایش سرعت سوزش ذرات آلومینیوم با قطر 2 میكرون:

با اعمال شرایط مشابه آزمایش با قطر 5 میكرون آزمایشات در 14 مرحله انجام گرفت كه نتایج آزمایشات موفق در جدول ( الف – 5 ) ضمیمه درج شده است.


3-6- بحث و نتیجه‌گیری:

ما در می‌یابیم كه در یك غلظت خاص، سرعت سوزش ناحیه آشفته بیشتر از ناحیه‌ آرام است. این نكته در خصوص تمامی قطرها صادق است كه 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 كه 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 شكل پارابولیك شعله كاملاً به هم می‌خورد، بلكه شاهد چند نوع شعله در حال انتشار هستیم. به عبارت دیگر شعله مغشوش به یك ناحیه واكنشی تبدیل نمی‌شود بلكه به نواحی واكنشی 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 اشكال فوق‌الذكر پیداست كه با افزایش غلظت ذرات در ناحیه رقیق، سرعت سوزش در هر دو نایحه آرام و آشفته افزایش می‌یابد. كه این مورد به علت افزایش نرخ نفوذ اكسیژن به داخل ناحیه احتراقی ذرات می‌باشد. كه در اثر ان اكسیژن كافی جهت احتراق در اختیار ذرات قرار می‌گیرد. اما با توجه به روند روبه به افول افزایش سرعت در غلظتهای بالا می‌توان پیش‌بینی نمود كه در مخلوطهای غنی، سرعت تقریباً ثابت خواهد بود و یا به عبارت دیگر در مخلوطهای غنی مقدار غلظت جرمی سوخت بر میزان سرعت شعله تقریباً بی‌تأثیر است. در واقع چون در غلظتهای بالا نسبت ذرات به اكسیدایزر به شدت افزایش می‌یابد لذا اكسیژن كافی در اختیار ذرات جهت احتراق كامل قرار نمی‌گیرد و در نتیجه با افزایش غلظت، سرعت انتشار شعله شد قبلی را نخواهد داشت. بنابراین در مخلوطهای رقیق سرعت قوی از غلظت بود. و با افزایش غلظت سرعت سوزش نیز افزایش می‌یابد. نكته قابل ذكر اینكه با افزایش غلظت، اختلاف بین سرعت در نواحی آرام و آشفته افزایش می‌یابد.

نتایج اندازه‌گیریهای سرعت سوزش مربوط، ذرات با قطرهای 2،5،18، 28، 38 ، میكرون به صورت تابعی از غلظت در مخلوط اكسیژن – نیتروژن در ناحیه آرام و آشفته پیداست كه در یك غلظت معین در شعله آرام، با كاهش قطر ذره سرعت سوزش شدت بیشتری می‌یابد. این نكته را می‌توان به پراكنش یكنواخت‌تر ذرات ریزتر و همچنین كاهش سطح خارجی ذره نسبت دارد، به این معنی كه كاهش سطح خارجی ذره باعث افزایش نرخ نفوذ اكسیدایزر به سطح ذره و در نتیجه افزایش شدت سوزش ذره می‌گردد. نكته فوق در شكل ( 3-23 ) نیز نمایان است. در این ناحیه با ایجاد تلاطم، زمانهای سوزش ذرات ریزتر مثل ذرات با قطر 2و 5 میكرون به شدت كاهش یافته و چون اندازه این ذرات بسیار كوچك می‌باشد در همان ابتدای ناحیه آشفته و با قرار گرفتن در ادی‌های مختلف به سرعت می‌سوزند، حال آنكه برای ذرات بزرگتر این نسبت كوچكتر است؛ چرا كه ذرات بزرگتر زمان بیشتری برای سوزش طلب می‌كنند. از طرفی چون ما تنها مراحل ابتدائی ناحیه آشفته را می‌بینیم و به دنبال آن شعله خفه كن وجود دارد، ذرات بزرگتر، فرصت كانی جهت افزایش سرعت سوزش ندارند. آنچه مسلم است رفتار شعله مخلوطهای دوفازی گاز ـ ذرات ریز جامد در مقایسه باشعله‌های گازی همگم از قبیل متان دارای پیچیدگیهای بیشتری می‌باشد. به عنوان مثال وجود سرعتهای یكنواخت و تقریباً ثابت در مخلوطهای قمنی شعله ذرات ریز جامد، از وجوه تمایز رفتار این گونه شعله‌ها با شعله‌های گازی همگن می‌باشد. مسئله حائز اهمیت دیگر كه در آزمایشهای ما ملاحظه گردید جاذبه نرمال باعث بروز مشكلات فراوانی در ایجاد مخلوط یكنواخت می‌گردد. این مشاعدات، دقیقاً در كارهای گرین و اُدانل در شرایط جاذبه معمولی گزارش گردیده است. { }. آنها بیان می‌دارند كه تشكیل گرادبهایی با اندازه‌های نسبتاً بزرگ در غلظتهای بال حتی برای ذرات بسیار ریز و در اعداد رینولدز بسیار پایین باعث عدم موفقیت در مشاهدده شعله‌های آرام می‌گردد و شعله به سرعت دچار آشفتگی می‌شود. در كار ما نیز تشكیل گردابه‌ها و تمایل حركت آنها به سمت انتهایی محفظه احتراق مشاهده گردید كه این امر شانس مشاهده شعله‌های آرام را به شدت كاهش می‌دهد. از طرفی وجود این گردابه‌ها در احتراق باعث تمایل ذرات به رسوب و پدیده تجمع ذرات بر روی یكدیگر می‌گردد. برای غلبه بر این مشكل نیاز به انجام آزمایشات در شرایط جاذبه ناچیز می‌باشد.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

با فرمت ورد

Leave a comment