مدلسازی ریاضی شعله های آرام در محفظه ی احتراق تبدیل کنندههای خودگرمایی تولید گاز سنتز

در این پژوهش،رفتار شعلهای با جریان آرام در محفظهی احتراق یک تبدیل کننده ی خودگرمایی به صورت یک بعدی در شرایطفشار ثابت مدل شده است. با توجه به اینکه در راکتورهای تبدیل خودگرمایی، خوراک ورودی و انرژی مورد نیاز برای واکنش های تبدیل با بخار آب از طریق انجام واکنش احتراق ناقص تامین می شوند، عملکرد محفظه ی احتراق بر عملکرد کلی راکتور تاثیر زیادی دارد. از این رو، واکنش های اکسیداسیون متان، از طریق یکی از دقیق ترین ریز مکانیسم های موجود، مکانیسم GRI 3.0شامل 53 جزء و 325 واکنش برگشت پذیر، اعمال شده اند. با استفاده از این مدل، امکان محاسبه ی طول شعله، با هدف جانمایی دقیق بستر کاتالیستی و افزایش عمر مفید دانه های کاتالیستی در تبدیل کننده های خودگرمایی، وجود دارد. معادلات این مدل با استفاده از الگوریتم نیوتن و انتگرال گیری زمانی حل شده اند. به این منظور از زیر برنامه ی تجاری TWOPNT در محیط برنامه نویسی فرترن استفاده شده است. با استفاده از نتایج حل عددی این مدل، امکان بررسی پروفایل های دما، سرعت و غلظت اجزاء در طول شعله وجود دارد. در این پژوهش، اثر تغییر نسبت کسر مولی اکسیژن به متان و دمای پیش گرمی خوراک ورودی بر طول موثر شعله بررسی شده است. از نتایج این مدل می توان به عنوان ورودی برای مدل سازی رفتار بستر کاتالیستی در تبدیل کننده های خودگرمایی استفاده کرد.

کلیدواژه ها:

حتراق ناقص ، تبدیل کننده خودگرمایی ، شعله ، محفظه احتراق ، گاز سنتز