دانلود پروژه رشته برق در مورد احتراق ذرات – قسمت چهارم

دانلود پایان نامه

عمده‌ترین شكلی كه در اكسیژن به سطح ذره آلومینیوم در حال احتراق راه می‌یابد از طریق اكسیدهای میانی [1] آلومینیوم O2 , AlO, AlO Al2 می‌باشد. در واقع اكسیژن ،‌ فرم مولكولی یا اتمی شانس كمی دارد كه بتواند به سطح ذره برسد چرا كه احتمال فراوانی وجود دارد كه بین این فرم از اكسیژن و الومینیوم و نیز اكسیدهای میانی آن واكنش رخ دهد. از طرفی بخار اكسید استوكیومتری (Al2o3 ) به سرعت ؟ شده و در شرایطی كه جریان گاز قدرتمندی ( جریان ؟ )‌از سطح به سمت خارج آن ( در اثر تبخیر ذره )‌داریم، احتمال اینكه این اكسید آلومینیوم بتواند به سطح ذره برسد خیلی كم خواهد بود.

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

در آن نواحی از سطح ذره كه آلومینیوم كمتر تبخیر می‌شود جریان گاز خروجی كم شده و جریان ورودی به سطح افزایش می‌یابد و در واقع در این نواحی است كه یك فاز اكسیژن غنی تشكیل می‌گردد.

بنابراین در این نواحی انتقال اكسیژن به سطح زیاد می‌شود كه در نتیجه آن ، در اشباع این نواحی به وسیله اكسیژن و تبدیل آن به اكسید استوكیومتری تسریع می‌شود. این تقابل بین جریان استفان و نرخ پخش می‌تواند بیان كند كه چرا لایه اكسیدی به صورت متقارن تشكیل نمی‌شود.

مكانیزم كیفی فوق كه در مورد احتراق نامتقارن آلومینیوم و تشكیل لایه اكسیدی ارائه شده نشان می‌دهد كه اگر مخلوط گازی بتواند مولكول اكسید دهد ( مثلا NXX ) این اجزاء به انتقال اكسیژن به سطح ذره در حال احتراق كمك خواهد كرد.

3-1- مقدمه:

       همانگونه كه پیشتر نیز ذكر شد جهت شناخت و بررسی رفتار احتراقی ابر ذرات آلومینیوم و پارامترهای مؤثر برآن نیاز به انجام آزمایشات متعدد و متنوع می‌باشد. دراین خصوص از یك محفظة احتراق فشار ثابت كه شعله در داخل آن درمخلوطی از ذرات آلومینیوم و هوا درجهت شتاب ثقل منتشر می‌گردد استفاده شده است. آزمایشات مربوط به این بخش با هدف بررسی تغییرات سرعت سوزش شعله آرام و آشفته برحسب غلظت ذرات برای ذراتی با قطر 2و5و18و28 و 38میكرون درمخلوطی از گازهای اكسیژن و نیتروژن انجام شده است.

       در زمینه شناخت مكانیزم انتشار شعله آرام، گرین[2] و اُدانل[3] درسال 1981 میلادی رفتار شعله یكنواخت ذرات ریز زغالسنگ و غبار غلات توسط جاروسینسكی[4] در 1986م. باتوجه به نفوذ و پیشروی آزاد شعله دریك لوله محاسبه گردید[]. همچنین درسال 1988م. با استفاده از تكنیك مشابهی توسط پروست[5] و ویزیری[6] رفتار شعله آرام مورد بررسی قرارگرفت با این تفاوت كه آنها از یك سیستم پخش ذرات با بستر سیالی شده پیشرفته‌تری نسبت به آزمایشهای جاروسینكی استفاده نمودند []. از دیگر كارهای بالال[7] درطی سالهای 1979 تا 1983م اشاره نمود [,,] .

در زمینه شناخت مكانیزم شعله آشفته می‌توان به كارهای جاروسینكی و چومیاك[8] درسال 1982م. كه جهت مشاهده رفتار شعله آشفته انجام پذیرفت اشاره نمود[]. آزمایشهای آنها دریك لوله عمودی به طول 5/1متر با سطح مربعی 50*50میلیمتری از جنس شیشه نشكن انجام شد كه آشفتگی درلوله را با استفاده از یك پنكه با سرعت بالا ایجاد می‌كردند. آنها از مشاهده ساختار شعله‌های مغشوش دریافتند كه شعله به یك ناحیه واكنش توزیع شده تبدیل نمی‌شود، بلكه به نواحی واكنشی متنوع با ابعاد كوچكتر از مقیاس صحیح توربولانس تقسیم می‌گردد. درسال 1986م. بوند[9] در آزمایشات خود مشاهده نمود كه نرخ افزایش فشار درطول انفجار بسیار وابسته به سطح اولیه آشفتگی موجود درلوله (محل انجام آزمایشات احتراق ابر ذرات) می‌باشد [].

دو سال بعد برارلی[10] و پو [] [11] نیز با انجام آزمایشهایی به همین نتایج دست یافتند. آنها توربولانس اولیه در دستگاه آزمایش خود را توسط مقایسه با اندازه‌گیریهای انجام شده در شرایط مشابه در مخلوطهای گازی همگن تخمین زده‌اند. اما این روش براین فرض استوارگردیده كه آشفتگی نباید تحت تأثیر ذرات جامد قرارگیرد. درهمان سال نقش آشفتگی درحدود اشتعال‌پذیری ابر ذرات توسط نتلتون[12] نشان داده شد []. درسال 1992م. پروست و ویزیری آزمایشات خود را در دو لوله با طول متفاوت و سطح متفاوت انجام دادند []. آنها با انجام یك سری آزمایشات اولیه نشان دادند كه اگر افزایش سطح اولیه توربولانس به روش مشابهی مانند مخلوطهای گازی پیش آمیخته، سرعت آشفتگی شعله را افزایش دهد، نرخ این افزایش به طوركلی در مخلوطهای گازی و ذرات متفاوت است. آنها به این نتیجه رسیدند كه مقدار سرعت شعله آشفته را افزایش دهد، نرخ این افزایش به طوركلی در مخلوطهای گازی و ذرات متفاوت است. آنها به این نتیجه رسیدند كه مقدار سرعت شعله آشفته كمی بیشتر از سرعت شعله آرام درغلظت مشابه است و همچنین درمحدوده آزمایش شده غلظت ذرات، سرع شعله با افزایش غلظت ذرات افزایش می‌یابد.

3-2-1- ذرات سوخت:

       برخلاف ذرات زغالسنگ كه دارای شرایط ناپایدار و متغیری می‌باشند، ذرات فلزات برای مطالعات بنیادی احتراق ذرات ریزجامد مناسب می‌باشند. این ذرات خالص بوده و جنس یكنواخت دارند، درمقابل ذرات آلی تجزیه‌پذیر بوده و گستره درجه حرارت زیادی به علت این تجزیه شدن و تشكیل بخارات دارند، درجه حرارتی كه این سوختها شروع به تجزیه شدن می‌كنند، اگر در آزمایشات مربوط به بررسی احتراق ذرات موردبررسی قراربگیرند بسیار پایین‌تر از دمای شعله می‌باشد. بنابراین ساختار این شعله‌ها بسیار شبیه به شعله هیدوركربنهای سنگین اسپری شده می‌باشد. درمقابل این خاصیت، درجه حرارت ذوب بسیاری از فلزات نزدیك و یا حتی بالاتر از دمای آدیاباتیك شعله می‌باشد و این بدان معنی است كه فرایند احتراق غیریكنواخت نقش مهمی در شعله ذرات فلزی دارد.

       برای ذرات آلومینیوم كه برای این آزمایشات انتخاب شده‌اد مشخصات اشتعال و احتراق یك ذره تنها، نسبتاً به خوبی شناخته شده است. پودرآلومینیوم اتمی كه دراین آزمایش مورداستفاده قرارگرفته است دارای حداقل درجه خلوص %99 و ذرات آن دارای شكل كروی می‌باشد. برای بدست آوردن نظرمتوسط ذرات كه درمراحل بعدی مورداستفاده قرارمی‌گیرند می‌توان از ارتباط زیر استفاده كرد:

كه نشان‌دهنده متوسط حجم ذرات به متوسط سطح ذرات می‌باشد.

3-2-2- سیستم تزریق ذرات:

1- تغذیه‌كننده ذرات

2- پخش‌كننده ذرات

ذرات سوخت بوسیله قسمتی سرنگ مانند كه دارای قطرداخلی 5/2سانتیمتر و حداكثر طول كورس 17سانتیمتر است به سمت بالا حركت داده شده تا توسط قسمت پخش‌كننده، پخش شوند. نسبتی كه این ذرات به داخل جریان تزریق می‌شوند، بوسیلة تغییردادن سرعت پیستون به كمك یك جك الكترومكانیكی مخصوص كنترل می‌شود. محدودیت تغییرات جك می‌باشد.

       ذرات سوخت در پایین قسمت كله قندی به علت برخورد با جت هوای ورودی با شدت جریانی حدود كه بوسیله روتامتر اندازه‌گیری شده و از سوراخ دایره‌ای تغذیه می‌شود پخش می‌گردند. یك لوله به قطر 4/6سانتی‌متر و طول 150سانتیمتر كه از جنس شیشه پیركس می‌باشد به قسمت بالای محفظه پخش كنندگی كه دارای یك دیفیوزر كله‌قندی 8درجه‌ای است متصل می‌باشد. وظیفه این پخش‌كننده، انبساط مخلوط و ایجاد جریانی لایه‌ای است چرا كه مخلوط درابتدا به صورت آشفته می‌باشد.

3-2-3- قسمت اندازه‌گیری غلظت ذرات

       درطی كه برای اندازه‌گیری غلظت ذرات مورد استفاده قرارگرفته است از یك دستگاه لیزر هیوم ـ نئون (مدل 2000IR ساخت مركز تحقیقات لیزر) به عنوان منبع تولید نور استفاده شده است. نور پس از عبور از ابری از ذرات قدرت خود را ازدست داده و با اندازه‌گیری قدرت نور عبوری از ابر ذرات و میزان ذراتی كه روی فیلتری متصل به مكش یك جاروبرقی در مدت زمانی مشخص جمع می‌شود، می‌توان لیزر را كالیبره كرده و غلظت ذرات را بدست آورد. این فیلترها حدود %95 ذرات را در مدت زمان كوتاه جذب می‌نمایند.

3-2-4- سیستم جرقه

       برای ایجاد شعله دراین دستگاه دو سیستم پیش‌بینی شده است؛ یكی سیستم ایجاد شعله با استفاده از سیم كرم نیكل یا تنگستنم و دیگری سیستم ایجاد شعله با استفاده از شعله با استفاده از حرارت ایجاد شده كه توسط سیم نازك در ابر ذرات، شعله تشكیل گردد. شكل (3-3) طرحی از سیستم جرقه با استفاده از جریان الكتریسیته و سیم نازك كرم نیكل می‌باشد. همانگونه كه مشاهده می‌شود این سیستم مثال یك منبع تغذیه متغیر بوده كه ولتاژی بین صفر تا 250ولت متناوب و حداكثر شدت جریانی معادل 10آمپر تولید می‌كند. با آزمایشات مختلفی كه برای بوجود آمدن شعله انجام شد با اسفاده از سیمی با قطر mm5/0 و طول cm10 و اعمال ولتاژی حدود 20ولت می‌توان درمخلوط رقیق شعله را ایجاد نمود.

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