Поведінка полум'я в циліндричній мезомасштабній камері згоряння постійного діаметра з різним розміром оберненого назад уступу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.197988

Ключові слова:

циліндрична мезомасштабна камера згоряння, обернений назад уступ, поведінка полум’я, режим полум’я, карта режиму полум’я

Анотація

У даній роботі розглядається поведінка стійкості полум’я в циліндричній мезомасштабній камері згоряння при різних розмірах оберненого назад уступу. Обернений назад уступ змінювали шляхом зміни розміру вхідного діаметра камери згоряння, в той час як розмір вихідного діаметра камери згоряння залишався постійним, зберігаючи постійну площу контакту. В якості палива використовувався бутан (C4H10), в якості окислювача – повітря. Результати показують, що, як правило, режим полум’я і карту режиму полум’я отримують для умов стійкого полум’я на ободі камери згоряння, стійкого полум’я в камері згоряння, стійкого полум’я поблизу уступу, пульсуючого полум’я, пульсуючого обертового полум’я, обертового полум’я, проскоку і відсутності займання. Розподіл режиму полум’я і карти режиму полум’я залежить від поведінки швидкості потоку реагенту, струменевого потоку, що генерує напругу зсуву, вихрового потоку, що регулює теплову взаємодію зі стінками, і середнього потоку, що створюється шляхом зміни розміру оберненого назад уступу при різному співвідношенні компонентів і швидкості реагенту в випробувальному діапазоні. Струменевий потік руйнує стійкість полум’я до згасання через сильну напруги зсуву. Вихровий потік обертає полум’я, в той час як перехід від струменевого до вихрового потоку викликає коливання обертового полум’я. Слабкий вихор при середньому потоці грає важливу роль в тепловій взаємодії зі стінками, що підтримує високу стійкість полум’я. Зменшення розміру оберненого назад уступу сприяє розширенню області стійкості полум’я, однак процес згоряння призводить до проскоку полум’я. Задаючи швидкість реагенту при невеликому розмірі оберненого назад уступу до умови існування слабкого вихрового потоку можна уникнути проскоку, зберігаючи високу стійкість полум’я. Стійке полум’я відбувається при суміші від стехіометричної до збідненої і зі швидкістю потоку реагенту від низької до середньої. При високих швидкостях потоку реагенту полум’я схильне до нестійкості. Однак при низькій і середній швидкості потоку реагенту полум’я в камері згоряння має тенденцію до стійкості

Спонсори дослідження

  • Acknowledgments are addressed to The Directorate of Research and Community Service
  • Directorate General of Research and Development Strengthening
  • Ministry of Education and Culture of the Republic of Indonesia
  • Department of Mechanical Engineering
  • Brawij

Біографії авторів

Andi Sanata, Brawijaya University Jl. Mayjen Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Doctoral Student in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Lilis Yuliati, Brawijaya University Jl. Mayjen Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Doctorate in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Mega Nur Sasongko, Brawijaya University Jl. Mayjen Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Doctorate in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

I Nyoman Gede Wardana, Brawijaya University Jl. Mayjen Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Professor in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Xu, B., Ju, Y. (2007). Experimental study of spinning combustion in a mesoscale divergent channel. Proceedings of the Combustion Institute, 31 (2), 3285–3292. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2006.07.241
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. Wan, J., Shang, C., Zhao, H. (2018). Anchoring mechanisms of methane/air premixed flame in a mesoscale diverging combustor with cylindrical flame holder. Fuel, 232, 591–599. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.06.027
  6. 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
  7. Maruta, K., Kataoka, T., Kim, N. I., Minaev, S., Fursenko, R. (2005). Characteristics of combustion in a narrow channel with a temperature gradient. Proceedings of the Combustion Institute, 30 (2), 2429–2436. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2004.08.245
  8. Akram, M., Kumar, S. (2011). Experimental studies on dynamics of methane–air premixed flame in meso-scale diverging channels. Combustion and Flame, 158 (5), 915–924. doi: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2011.02.011
  9. Deshpande, A. A., Kumar, S. (2013). On the formation of spinning flames and combustion completeness for premixed fuel–air mixtures in stepped tube microcombustors. Applied Thermal Engineering, 51 (1-2), 91–101. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2012.09.013
  10. 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
  11. Alipoor, A., Mazaheri, K. (2016). Combustion characteristics and flame bifurcation in repetitive extinction-ignition dynamics for premixed hydrogen-air combustion in a heated micro channel. Energy, 109, 650–663. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.05.042
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. Sanata, A., Wardana, I. N. G., Yuliati, L., Sasongko, M. N. (2019). Effect of backward facing step on combustion stability in a constant contact area cylindrical meso­scale combustor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (97)), 51–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.149217

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-04-30

Як цитувати

Sanata, A., Yuliati, L., Sasongko, M. N., & Wardana, I. N. G. (2020). Поведінка полум’я в циліндричній мезомасштабній камері згоряння постійного діаметра з різним розміром оберненого назад уступу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(8 (104), 44–51. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.197988

Номер

Том 2 № 8 (104) (2020): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Andi Sanata, Lilis Yuliati, Mega Nur Sasongko, I Nyoman Gede Wardana

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.