ارائه‌کننده: ساسان ساعدی
استاد راهنما اول: دکتر کیومرث مظاهری بادی
استاد راهنما دوم: دکتر محمد ضابطیان طرقی
استاد ناظر داخلی: دکتر محمد مهدی هیهات
استاد ناظر خارج از دانشگاه: دکتر مقداد صفاری پور
تاریخ: 1403/04/13
ساعت: 11
مکان: دانشکده فنی و مهندسی، اتاق 154

چکیده :
این تحقیق متمرکز بر بررسی آزمایشگاهی و عددی مشعل فیبرفلزی متخلخل در حضور کویل مارپیچ فین دار است که در دیگ‌های چگالشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مشعل‌ها به دلیل تشکیل شعله در فاصله بسیار نزدیک به سطح، دمای فیبرفلزی متخلخل بالا رفته و به دنبال آن، میزان انتقال حرارت تشعشعی افزایش می‌یابد. این نوع مشعل­ها دارای سه حالت احتراقی شعله سطحی، مدفون و ترکیب شعله سطحی – مدفون هستند. با استفاده از آزمایش‌هایی نظیر دماسنجی سطح فیبرفلزی با استفاده از دماسنجی تشعشعی، دماسنجی شعله با استفاده از ترموکوپل و اندازه‌‍‌گیری آلاینده‌های ناکس و کربن مونوکسید با استفاده از تحلیلگر گاز می‌توان محدوده مناسب عملکردی از منظر حد خاموشی، آلایندگی، دمای بالای احتراقی و حالت احتراقی را به‌ دست آورد. با استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی صحت‌سنجی شده نیز می‌توان مواردی از قبیل محل تشکیل شعله در حالت‌های احتراقی حاضر، شار تشعشعی ساطع شده از مشعل، توزیع دمای شعله روی سطح مشعل و سهم انتقال حرارت تشعشعی و جابجایی در محفظه احتراق را به دست آورده و منجر به کامل‌تر شدن نتایج آزمایشگاهی شود.
برای این منظور، از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری و آزمایش‌های تجربی استفاده شده است. با هدف صرف جویی در هزینه محاسباتی و زمان تعیین محدوده مناسب نسبت هم‌ارزی به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. در بخش عددی نسبت هم ارزی های مناسب به صورت دقیق‌تر با هدف تعیین سهم انتقال حرارت تشعشعی و جابجایی به کویل به تفکیک بررسی شده است. برای توان حرارتی 10 کیلووات، بر اساس میزان مصرف آب معادل 2.26 لیتر بر دقیقه برای حصول تفاوت دمای قابل قبول گرمایش آب بین 30 تا 40 درجه سانتیگراد، تغییرات راندمان حرارتی، پایداری شعله و محدوده آلایندگی و سهم انتقال حرارت تشعشعی و جابجایی به آب تعیین می‌شود. افزایش راندمان حرارتی با تغییر انتقال حرارت تشعشعی از مشعل به تبادلگر حرارتی و آب ارتباط مستقیم دارد.در این تحقیق با فین دار کردن کویل مارپیچ سعی بر آن است که،از گسترش لایه مرزی روی سطح سمت مشعل کویل، جلوگیری به عمل اید که این امر باعث افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی می شود.
همچنین با فین دار کردن کویل مارپیچ شدت اغتشاش جریان احتراقی افزایش می یابد که این امر نیز منجر به افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میشود،از طرف دیگر فین دار کردن باعث افزایش سطح انتقال حرارت به کویل می شود. در نتیجه مقدار حرارت بیشتری توسط کویل جذب و به اب منتقل میشود که این امر باعث بالا رفتن راندمان حرارتی می شود. بیشترین اختلاف راندمان حرارتی در توان 10کیلووات در دو حالت کویل فین دار و بدون فین در نسبت هم ارزی 0.58 و حدود 19% می باشد. ماکسیمم راندمان توان 10کیلووات در نسبت هم ارزی 0.96 و حدود 76% محاسبه شده است .