Результат дослідження нового мікромодульного газового пальника з раптовим розширенням на виході

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.303636

Ключові слова:

пальниковий пристрій, газ, стабілізатори, раптове розширення, зони рециркуляції, шкідливі викиди

Анотація

Об’єктом дослідження є новий мікромодульний газовий пальник для невеликих водогрійних котлів, в якому для стабілізації горіння використовуються явища зриву потоку через раптове розширення на виході з пальника. Сьогодні актуальним є завдання розробки нових технічних рішень для найбільш ефективного та екологічно чистого спалювання палива на електростанціях, зокрема, необхідно приділити особливу увагу стабілізації факела. Експериментально і теоретично досліджені характеристики горіння в даному пальнику, наведені розрахунки для моделювання мікромодульного газового пальника з раптовим розширенням на виході. Зокрема, в програмному комплексі Ansys Fluent 2021 R1 була змодельована модель пальникового пристрою для спалювання природного газу (пропану). В результаті експерименту була зменшена довжина факела, а також знижені концентрації шкідливих викидів NOx з покращеними показниками повноти згоряння та рівномірності температури поля. Представлені результати експериментів з різними насадками, а саме з насадками з прорізами на виході d1 – 0,12 м та d2 – 0,15 м. Кількість режимів у кожному експерименті становить 5. Математичне моделювання даного пальника з можливістю оцінки ефективності цих заходів дозволить розробити оптимальні режими роботи електростанцій та створити нові технічні рішення для зниження викидів забруднюючих речовин. На основі отриманих експериментальних даних було побудовано графіки (повнота згоряння, нерівномірність температури, концентрація речовин) та узагальнено результати. В цілому, ці характеристики дозволять підвищити ефективність використання даного пальника у водогрійних котлах

Спонсор дослідження

  • We express our gratitude to the Ministry of Education and Science for the financial support provided.

Біографії авторів

Abay Dostiyarov, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications named after Gumarbek Daukeyev

Doctor of Technical Sciences

Department of Heat Power Engineering

Nurbubi Sarakeshova, S. Seifullin Kazakh Agrotechnical Research University

Doctoral Student

Department of Heat Power Engineering

Ayaulym Yamanbekova, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications named after Gumarbek Daukeyev

PhD

Department of Heat Power Engineering

Посилання

  1. Liao, S., Cheng, Q., Jiang, D., Gao, J. (2005). Experimental study of flammability limits of natural gas-air mixture. Journal of Hazardous Materials, 119 (1-3), 81–84. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.09.031
  2. Zhang, B., Xiu, G., Bai, C. (2014). Explosion characteristics of argon/nitrogen diluted natural gas-air mixtures. Fuel, 124, 125–132. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.01.090
  3. Lee, H. C., Jiang, L. Y., Mohamad, A. A. (2014). A review on the laminar flame speed and ignition delay time of Syngas mixtures. International Journal of Hydrogen Energy, 39 (2), 1105–1121. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.10.068
  4. Mizher, U. D., Chukalin, A. V., Busygin, S. V., Koval'nogov, V. N., Fedorov, R. V. (2020). Modelirovanie i issledovanie protsessov goreniya toplivovozdushnyh smesey na osnove biogaza. Vestnik Ul'yanovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta, 2-3, 35–41.
  5. Chen, C., Qin, C., Chen, Z. (2022). Experimental and simulation study of key parameters of low NOx water-cooled burners. Case Studies in Thermal Engineering, 40, 102576. https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102576
  6. Redko, A., Redko, I. (2017). Numerical Investigation of the Low-Caloric Gas Burning Process in a Bottom Burner. Problemele Energeticii Regionale Termoenergetica, 2 (34), 72–81. https://doi.org/10.5281/zenodo.1188850
  7. Pourhoseini, S. H. (2017). A novel configuration of natural gas diffusion burners to enhance optical, thermal and radiative characteristics of flame and reduce NOx emission. Energy, 132, 41–48. https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.04.167
  8. Liu, Y., Ning, Z., Sun, C., Lv, M., Wei, Y. (2024). Experimental and modeling study of full- condition combustion characteristics of exhaust gas burners for solid oxide fuel cells. Fuel, 365, 131321. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131321
  9. Varghese, R. J., Kolekar, H., Hariharan, V., Kumar, S. (2018). Effect of CO content on laminar burning velocities of syngas-air premixed flames at elevated temperatures. Fuel, 214, 144–153. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.10.131
  10. Alberti, M., Weber, R., Mancini, M. (2016). Re-creating Hottel’s emissivity charts for water vapor and extending them to 40 bar pressure using HITEMP-2010 data base. Combustion and Flame, 169, 141–153. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.04.013
  11. Merci, B., Beji, T. (2016). Fluid Mechanics Aspects of Fire and Smoke Dynamics in Enclosures. CRC Press. https://doi.org/10.1201/b21320
  12. Huang, H., Xue, X., Liu, Y., Zhao, J., Tian, M., Niu, Y. (2024). Numerical studies of a water-cooled premixed burner for low NOx combustion of natural gas. Journal of the Energy Institute, 114, 101647. https://doi.org/10.1016/j.joei.2024.101647
  13. Norwazan, A. R., Mohd Jaafar, M. N. (2014). Diesel Performances During Combustion using high Swirling Flow in Unconfined Burner. American-Eurasian Journal of Sustainable Agriculture, 8 (7), 62–68.
  14. Krishna Prasad, A. (2021). An experimental study on premixed type producer gas burner. International Journal of Innovations in Engineering Research and Technology, 3 (9), 1–11. Available at: https://repo.ijiert.org/index.php/ijiert/article/view/918
  15. Ovchinnikov, A. A., Har'kov, V. V. (2014). Opisanie struktury zakruchennyh potokov v vihrevyh kamerah. Vestnik Kazanskogo tehnologicheskogo universiteta, 17 (23), 322–325.
  16. Khalili-Garakani, A., Iravaninia, M., Nezhadfard, M. (2021). A review on the potentials of flare gas recovery applications in Iran. Journal of Cleaner Production, 279, 123345. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123345
  17. Hosseini, S. E., Bagheri, G., Wahid, M. A. (2014). Numerical investigation of biogas flameless combustion. Energy Conversion and Management, 81, 41–50. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.02.006
  18. Hosseini, S. E., Wahid, M. A. (2013). Biogas utilization: Experimental investigation on biogas flameless combustion in lab-scale furnace. Energy Conversion and Management, 74, 426–432. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.06.026
  19. Snegirev, A., Kuznetsov, E., Markus, E., Dehghani, P., Sunderland, P. (2021). Transient dynamics of radiative extinction in low-momentum microgravity diffusion flames. Proceedings of the Combustion Institute, 38 (3), 4815–4823. https://doi.org/10.1016/j.proci.2020.06.110
  20. Galley, D., Ducruix, S., Lacas, F., Veynante, D. (2011). Mixing and stabilization study of a partially premixed swirling flame using laser induced fluorescence. Combustion and Flame, 158 (1), 155–171. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2010.08.004
  21. Mizher, U. D. (2020). Modelirovanie protsessov goreniya tangentsial'no zakruchennoy toplivovozdushnoy smesi. Matematicheskoe modelirovanie, chislennye metody i kompleksy programm: IX Mezhdunarodnaya nauchnaya molodezhnaya shkola-seminar imeni E.V. Voskresenskogo. Saransk: SVMO, 247–251.
  22. Dostiyarov, A., Sadykova, S. (2022). Micro-modular air driven combustion nozzle: Experimental and numerical modelling studies towards optimal geometric design. Thermal Science, 26 (2 Part B), 1557–1566. https://doi.org/10.2298/tsci210410257d
  23. Sarakeshova, N. N., Dostiyarov, A. M. (2022). Pat. No. 36180 RK. Mikromodul'naya gazovaya gorelka. No. 2022/0015.1; declareted: 17.01.2022; published: 21.07.2023.
  24. Sarakeshova, N. N., Makzumova, A. K., Vernitskas, P., Kartjanov, N. R. (2023). Numerical simulation of aerodynamic air flow in a micromodule gas burner. Proceedings of the XI International scientific-practice conference «Actual problems of transport and energy: The ways of its innovative solutions». Astana.
  25. Ansys Fluent Theory Guide (2017). Ansys Inc.
Результат дослідження нового мікромодульного газового пальника з раптовим розширенням на виході

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-06-28

Як цитувати

Dostiyarov, A., Sarakeshova, N., & Yamanbekova, A. (2024). Результат дослідження нового мікромодульного газового пальника з раптовим розширенням на виході. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8 (129), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.303636

Номер

Том 3 № 8 (129) (2024): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Abay Dostiyarov, Nurbubi Sarakeshova, Ayaulym Yamanbekova

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.