مدل تحلیلی جدید و بررسی اثر پارامترهای بی بعد لوییس و دامکولر بر متغیرهای ساختار شعلۀ پیش مخروطِ میکروذرات ارگانیک

فعالیت‌های آزمایشگاهی متعددی بر روی احتراق ابر ذرات صورت گرفته است، با این وجود اطلاعات درباره مفاهیم پایه‌ای مکانیزم انتشار شعله از میان مخلوط دوفازی مرکب از ذرات و هوا، هنوز از حدِ ایده‌آل فاصله دارد. مدل ریاضی جدیدِ مورد مطالعه، دربرگیرنده انتشار شعله پیش مخلوط در یک سیستم قابل احتراق، شامل میکرو ذرات ارگانیک با توزیع یکنواخت، و هوا می‌باشد که در این مدل فرض بر این است که در ابتدا ذرات سوخت تبخیر شده و به فرم سوختِ گازی شکل درمی‌آیند و نهایتاً اکسید می‌شوند. این مطالعه تحلیلی در چارچوب یک مدل نفوذی حرارتی با فرض عدد لوییس غیر واحد می‌باشد که با بکاربردن قانون فوریه و فیک برای نفوذ حرارت و جرم، معادلات حاکم بر سیستم احتراق ابر ذرات ارگانیک نوشته می‌‌شود. سپس ساختار شعله به چهار ناحیه تقسیم می‌گردد، که شامل یک ناحیه پیش گرم که نرخ واکنش صرف‌نظر می‌شود، یک ناحیه عریض تبخیر ذرات، یک ناحیه نازک حدی واکنش که ترم جابجایی و ترم تبخیر ذرات سوخت مقدار کوچکی می‌باشند و در آخر ناحیه پس از واکنش در نظر گرفته می‌شود. برای تحلیلِ متغیرهای ساختار شعله، در هر کدام از این نواحی شرایط مرزی و سازگاری مناسب اعمال می‌شوند. در این مطالعه عدد لوییس و عدد دامکولر که نسبت نرخ واکنش شیمیایی به نرخ تبخیر ذرات ریز می‌باشد، به عنوان پارامترهای اساسی در نظر گرفته می‌شوند. آنالیز در حالت حدی صورت می‌گیرد و برای نسبت اکی والان و شعاع متفاوت ذرات، نتایج برای کسر جرمی سوخت در فاز جامد، کسر جرمی سوخت در فاز گازی حاصل از تبخیر ذرات و سرعت سوزش ارائه می‌گردد که این نتایج با مدل تحلیلی موجود مطابقت دارد.

کلیدواژه ها:

مدل تحلیلی ، میکرو ذرات ، عدد دامکولر ، سرعت سوزش