Вплив зворотного уступу на стійкість горіння в циліндричній мезомасштабнiй камерi згоряння з постійною площею контакту

Автор(и)

  • Andi Sanata Brawijaya University Jalan Mayjend. Haryono, 167, Malang, Jawa Timur, Indonesia, 65145, Індонезія https://orcid.org/0000-0001-5508-8642
  • I Nyoman Gede Wardana Brawijaya University Jalan Mayjend. Haryono, 167, Malang, Jawa Timur, Indonesia, 65145, Індонезія https://orcid.org/0000-0003-3146-9517
  • Lilis Yuliati Brawijaya University Jalan Mayjend. Haryono, 167, Malang, Jawa Timur, Indonesia, 65145, Індонезія
  • Mega Nur Sasongko Brawijaya University Jalan Mayjend. Haryono, 167, Malang, Jawa Timur, Indonesia, 65145, Індонезія

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.149217

Ключові слова:

зворотний уступ, циліндрична мезомасштабна камера згоряння, постійна площа контакту, стабілізатор полум'я, межа стійкості полум'я

Анотація

В даному експерименті досліджується вплив зміни розміру зворотного уступу на стійкість горіння в циліндричніймезомасштабнiй камері згоряння з постійною площею контакту. Зворотний уступ варіювався шляхом зміни вхідного діаметра камери згоряння, в той час як діаметр камери згоряння в зоні горіння залишався постійним, тобто мав постійну площу контакту. Газ бутан (C4H10) використовувався в якості палива, а повітря - як окислювач. Результат показує, що зворотний уступ відіграє важливу роль в механізмі стабілізації горіння. Стабільне полум'я можна стабілізувати в мезомасштабнiй камері згоряння зі зворотним уступом. Без зворотного уступу полум'я гасне, потім стабілізується на ободі камери згоряння. Рециркулюючий потік виникає в області за зворотним уступом. Збільшення розміру зворотного уступу призводить до збільшення швидкості подачі реагенту, рециркулюючого потоку і напруги зсуву поблизу зворотного уступу. При великому розмірі зворотного уступу, висока швидкість подачі реагенту разом з великим напруженням зсуву гасить полум'я, в той час як тепла, утилізованого рециркулюючим потоком, недостатньо для стабілізації полум'я і полум'я переміщується нижче по потоку. Отже, більший розмір зворотного уступу призводить до більш вузької області межі стійкості полум'я. Чим менше розмір зворотного уступу, тим ширше межа стійкості полум'я, яка більше зміщується до областей нижчого коефіцієнта надлишку палива і высокої швидкості подачі реагенту. Зменшення розміру зворотного уступу знижує швидкість подачі реагенту в зону реакції горіння, а також зменшує рециркулюючий потік і напругу зсуву, нівелюючи ефект гасіння. Менший рециркулюючий потік сприяє стабілізатору полум'я в підвищенні стійкості полум'я в мезомасштабнiй камері згоряння. Отже, невеликий розмір зворотного уступу грає дуже важливу роль в утилізації теплової енергії, стабілізуючи полум'я в мезомасштабнiй камері згоряння

Спонсори дослідження

  • Acknowledgments are addressed to The Directorate of Research and Community Service
  • Directorate General of Research and Development Strengthening
  • Ministry of Research
  • Technology
  • and Higher Education of the Republic of Indonesia
  • who have supported this

Біографії авторів

Andi Sanata, Brawijaya University Jalan Mayjend. Haryono, 167, Malang, Jawa Timur, Indonesia, 65145

Doctoral Student in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

I Nyoman Gede Wardana, Brawijaya University Jalan Mayjend. Haryono, 167, Malang, Jawa Timur, Indonesia, 65145

Professor in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Lilis Yuliati, Brawijaya University Jalan Mayjend. Haryono, 167, Malang, Jawa Timur, Indonesia, 65145

Doctorate in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Mega Nur Sasongko, Brawijaya University Jalan Mayjend. Haryono, 167, Malang, Jawa Timur, Indonesia, 65145

Doctorate in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Mikami, M., Maeda, Y., Matsui, K., Seo, T., Yuliati, L. (2013). Combustion of gaseous and liquid fuels in meso-scale tubes with wire mesh. Proceedings of the Combustion Institute, 34 (2), 3387–3394. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2012.05.064
  2. Yang, W. M., Chou, S. K., Shu, C., Li, Z. W., Xue, H. (2002). Combustion in micro-cylindrical combustors with and without a backward facing step. Applied Thermal Engineering, 22 (16), 1777–1787. doi: https://doi.org/10.1016/s1359-4311(02)00113-8
  3. Xue, H., Yang, W., Chou, S. K., Shu, C., Li, Z. (2005). Microthermophotovoltaics Power System for Portable MEMS Devices. Microscale Thermophysical Engineering, 9 (1), 85–97. doi: https://doi.org/10.1080/10893950590913431
  4. Chou, S. K., Yang, W. M., Chua, K. J., Li, J., Zhang, K. L. (2011). Development of micro power generators – A review. Applied Energy, 88 (1), 1–16. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.07.010
  5. Maruta, K. (2011). Micro and mesoscale combustion. Proceedings of the Combustion Institute, 33 (1), 125–150. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2010.09.005
  6. Ju, Y., Maruta, K. (2011). Microscale combustion: Technology development and fundamental research. Progress in Energy and Combustion Science, 37 (6), 669–715. doi: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2011.03.001
  7. Wan, J., Fan, A., Liu, Y., Yao, H., Liu, W., Gou, X., Zhao, D. (2015). Experimental investigation and numerical analysis on flame stabilization of CH 4 /air mixture in a mesoscale channel with wall cavities. Combustion and Flame, 162 (4), 1035–1045. doi: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2014.09.024
  8. Yuliati, L., Seo, T., Mikami, M. (2012). Liquid-fuel combustion in a narrow tube using an electrospray technique. Combustion and Flame, 159 (1), 462–464. doi: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2011.06.010
  9. Li, Z. W., Chou, S. K., Shu, C., Xue, H., Yang, W. M. (2005). Characteristics of premixed flame in microcombustors with different diameters. Applied Thermal Engineering, 25 (2-3), 271–281. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2004.06.007
  10. Pan, J., Zhang, R., Lu, Q., Zha, Z., Bani, S. (2017). Experimental study on premixed methane-air catalytic combustion in rectangular micro channel. Applied Thermal Engineering, 117, 1–7. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.02.008
  11. Chou, S. K., Yang, W. M., Li, J., Li, Z. W. (2010). Porous media combustion for micro thermophotovoltaic system applications. Applied Energy, 87 (9), 2862–2867. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2009.06.039
  12. Pan, J. F., Wu, D., Liu, Y. X., Zhang, H. F., Tang, A. K., Xue, H. (2015). Hydrogen/oxygen premixed combustion characteristics in micro porous media combustor. Applied Energy, 160, 802–807. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.12.049
  13. Di Stazio, A., Chauveau, C., Dayma, G., Dagaut, P. (2016). Combustion in micro-channels with a controlled temperature gradient. Experimental Thermal and Fluid Science, 73, 79–86. doi: https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2015.09.020
  14. Taywade, U. W., Deshpande, A. A., Kumar, S. (2013). Thermal performance of a micro combustor with heat recirculation. Fuel Processing Technology, 109, 179–188. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2012.11.002
  15. Altay, H. M., Speth, R. L., Hudgins, D. E., Ghoniem, A. F. (2009). Flame–vortex interaction driven combustion dynamics in a backward-facing step combustor. Combustion and Flame, 156 (5), 1111–1125. doi: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2009.02.003
  16. Baigmohammadi, M., Tabejamaat, S., Farsiani, Y. (2015). Experimental study of the effects of geometrical parameters, Reynolds number, and equivalence ratio on methane–oxygen premixed flame dynamics in non-adiabatic cylinderical meso-scale reactors with the backward facing step. Chemical Engineering Science, 132, 215–233. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2015.04.008
  17. Roy, V., Majumder, S., Sanyal, D. (2010). Analysis of The Turbulent Fluid Flow in an Axi-Symmetric Sudden Expansion. International Journal of Engineering Science and Technology, 2 (6), 1569–1574.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-01-25

Як цитувати

Sanata, A., Wardana, I. N. G., Yuliati, L., & Sasongko, M. N. (2019). Вплив зворотного уступу на стійкість горіння в циліндричній мезомасштабнiй камерi згоряння з постійною площею контакту. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(8 (97), 51–59. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.149217

Номер

Том 1 № 8 (97) (2019): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Andi Sanata, I Nyoman Gede Wardana, Lilis Yuliati, Mega Nur Sasongko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.