مقایسه اثر افزودن غلظت‌های مختلف نانولوله کربنی و افزایش نسبت جرمی C/H سوخت مایع بر رفتار احتراقی و تابش حرارتی شعله

Abstract

حضور ذرات و اتم‌های کربن در احتراق سوخت‌های فسیلی، نقش مهمی در انتقال حرارت تابشی و رفتار احتراقی شعله‌ها دارد. افزایش کربن در شعله می‌تواند به‌وسیله استفاده از سوخت‌های سنگین‌تر (با نسبت جرمی C/H بزرگتر) یا به‌وسیله تزریق ذرات کربن به سوخت‌های سبکتر انجام شود. در این پژوهش اثر افزودن غلظت‌های مختلف نانو لوله کربنی چند دیواره با گروه عاملی هیدروکسیل (OH) در سوخت هیدرو کربنی مایع بر توزیع دما و تابش حرارتی شعله اندازه‌گیری شده است و نتایج با رفتار احتراقی سوخت‌های مایع با C/H مختلف مقایسه شده است. برای اندازه‌گیری تابش درخشانی (طیف مرئی) و تابش حرارتی (طول موج‌های تابشی مرئی و مادون قرمز) به ترتیب از یک لوکس‌متر و ترموپیل استفاده شده است. توزیع دما با استفاده از تصویر برداری حرارتی و غلظت ذرات دوده با توجه به طول موج تابش حاصل از احتراق آنها اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان می‌دهد، افزایش کربن به صورت نانوذرات، موجب افزایش سرعت واکنش‌ها، کاهش طول شعله، افزایش دما و افزایش تابش حرارتی و افزایش کربن به صورت سوخت سنگین‌تر (C/H بیشتر) موجب کندی احتراق، افزایش طول شعله، افزایش دما و افزایش تابش حرارتی می‌گردد. استفاده از سوخت نانوسیال با کسر جرمی 0.01 درصد نانوذرات در سوخت پایه با C/H=5.46، موجب افزایش تابش حرارتی به میزان 3.4 درصد می‌شود. این میزان افزایش با افزایش تابش حرارتی در سوخت هیدروکربنی با C/H=5.52 برابری می‌کند. افزایش غلظت نانوذرات موجب افزایش سینتیک شیمیایی، افزایش دما و تابش‌های حرارتی و درخشانی می‌شود و نقطه بیشنه دما در شعله به ابتدای شعله نزدیکتر می‌گردد.