تشكل حقول التوهج المنخفضة تحديات تصميم كبيرة بما في ذلك اللهب الممدود ، وإمدادات الهواء الكافية لأطراف الموقد الموجودة في الصفوف الداخلية وتدفق الإشعاع العالي من اللهب إلى سياج الرياح المحيط. الأعمال الأخيرة التي أنجزها المهندسون في Alion Science and Technology ل Zeeco، ركزت Inc. على تحليل أداء طرف الموقد الخاص المستخدم في مشاعل الغاز الكبيرة المنخفضة الارتفاع التي تحتوي على ما يزيد عن 400 طرف موقد معبأة معا في تكوين أنابيب مرحلي محاط بسياج رياح مصمم خصيصا. تقدم هذه الورقة نتائج من تحليل CFD لهذا التوهج الغازي وتوضح قدرة أداة CFD على محاكاة تكوين السخام والتدفق الإشعاعي وشكل اللهب وارتفاع اللهب لحقول التوهج منخفضة المستوى على نطاق صناعي. تم الانتهاء من هذا العمل بالتزامن مع اختبار التوهج حيث تم إطلاق الإيثيلين من خلال أطراف الموقد. تضمنت البيانات التي تم جمعها خلال اختبارات التوهج هذه الفيديو والتدفق الإشعاعي والصوت. تم استخدام نتائج الاختبار لمعايرة نموذج الاحتراق والتحقق من صحة تنبؤات CFD لارتفاع اللهب والطلب على الهواء. بناء على ذلك ، تم توفير ارتفاع اللهب المتوقع والطلب على الهواء لحالتين كاملتين من حالات مجال التوهج. بالإضافة إلى ذلك ، تم تقديم تقديرات التدفق الإشعاعي لسياج الرياح المحيط.
مقدمة
تم إجراء سلسلة من الحسابات لأداء التوهج. كان الغرض من الحسابات هو التنبؤ بالطلب الجوي في ظل ظروف مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديد ملف تعريف الإشعاع الحراري حول التوهج أيضا. كانت الأداة الأساسية لديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) المستخدمة في هذا التحليل هي ISIS-3D [1 ، 2 ، 3]. في السابق ، تم استخدام ISIS-3D في مجموعة متنوعة من تحليلات حرائق المسابح للتنبؤ بالأداء الحراري للحزمة [4]. في الآونة الأخيرة ، تم تطبيق ISIS-3D على تحليل التوهج. في هذا التطبيق ، تم تنفيذ نماذج احتراق جديدة للتعامل مع مخاليط الوقود الجديدة بما في ذلك البروبان والإيثيلين. تمت مقارنة نماذج الاحتراق والإشعاع بحجم اللهب وشكله وقياسات الإشعاع التي تم قياسها خلال اختبارات الموقد الواحد والموقد المتعدد في ظل الظروف المحيطة بدون رياح والرياح المنخفضة.
تضمن نموذج CFD تفاصيل مختلفة اعتمادا على الحالة التي تم تشغيلها. بالنسبة لحالة الموقد الواحد ، تم تحديد مجال حسابي يبلغ 6 م × 6 م × 30 م. بالنسبة للحالة متعددة الشعلات ، تم تحديد حجم نطاق 35 م × 35 م × 25 م. بالنسبة للحقل الكامل ، تم توسيع المجال الحسابي 10 أمتار خارج سياج الرياح المحيط بحقل التوهج بأكمله.
حسابات ميدانية كاملة
تم إجراء أربعة حسابات حقلية كاملة تمثل حالة ذروة التدفق وحالة غاز مختلط مستدامة بدون رياح متقاطعة. كان لهذه الحسابات كثافة شبكية تزيد عن 700,000 خلية لعلبة الغاز المختلط و 1,200,000 لحالة ذروة التدفق. كان المجال المادي الذي تمت محاكاته على بعد 10 أمتار من محيط السياج في جميع الاتجاهات بارتفاع إجمالي يبلغ 25 مترا. تم استخدام نتائج هذه الحالات لتقييم إجمالي الطلب الجوي على التوهج وكذلك تدفق الإشعاع إلى نقطتي وسط على سياج الرياح.
الاستنتاجات
يوثق العمل المقدم في هذه الورقة تحليلا عابرا للهب للتوهج المنخفض متعدد الأطراف. وتشمل أهداف هذا العمل التنبؤ بإجمالي الطلب على الهواء وارتفاع اللهب المتوقع لحالة تدفق مستدام وحالة ذروة تدفق حرق الإيثيلين. تم استخدام نموذج IS-3D CFD لإجراء المحاكاة الحاسوبية لاختبار موقد واحد واختبار ثلاثة شعلات للتحقق من تنبؤات النموذج. استنادا إلى التحقق من النموذج ، تمت محاكاة الحقل الكامل. تم إجراء عمليات محاكاة ميدانية كاملة بما في ذلك جميع الشعلات في حقل التوهج بالإضافة إلى السياج المحيط. تشير تنبؤات ISIS-3D إلى أن الهواء الكافي يتم تحصيله عبر السياج لمنع اللهب من التمدد إلى ما وراء الجزء العلوي من السياج ومن توليد دخان ملحوظ لحالة ذروة التدفق التي تعتبر الحالة المقيدة. ومن المتوقع أن تصل تدفقات الإشعاع إلى سياج الرياح إلى 100000 واط / م 2.
تحميل الورقة الفنية