بررسی تأثیرات شرط مرزی های مختلف دیواره بر واکنش پایدار شده کاتالیزی متان/هوا روی سطح پلاتینیوم جهت تولید توان یکنواخت ترموالکتریکی

نوع مقاله : مقاله مکانیک

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک-تبدیل انرژی دانشگاه بیرجند

2 دانشیار، دانشکده مهندسیمکانیک-تبدیل انرژی دانشگاه بیرجند

چکیده

در این کار تأثیر واکنش پایدارشده سطحی کاتالیزی و شرایط مرزی مختلف دیواره برای جریان غیر احتراقی مخلوط متان-هوا درون ریز با ترموالکتریک بررسی شده است. برای حل این مسئله از مدل عددی در حالت پایا و دو بعدی با فرض جریان تراکم ناپذیر با ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته ثابت برای مخلوط متان-هوا استفاده شده است. برای اعتبار سنجی این مدل، تغییرات دمای بدون بعد بر حسب طول بدون بعد ریزمحفظه با داده‌های مقایسه شده که تطابق قابل قبول با حداکثر خطای 45/8 درصد را نشان می‌دهد. افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی از مقدار 2 تا 10 وات بر متر کلوین سبب کاهش مصرف جرمی متان شده اما با افزایش این ضریب تا مقدار 20 وات بر متر کلوین کاهش می‌یابد. در حالت دیواره با ضریب انتقال حرارت 10 با دو برابر کردن سرعت از 4/0 به 8/0 متر بر ثانیه میزان ولتاژ خروجی ترموالکتریک 37% افزایش می‌یابد. با توجه به این که با افزایش سرعت جریان ورودی مخلوط متان-هوا، راندمان در پایه های ترموالکتریک کاهش پیدا می‌کند توان ترموالکتریکی نیز کاهش یافته که تغییرات توان خروجی ترموالکتریک از بیشترین تا کمترین سرعت ورودی برابر با 70% می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the effects of different wall boundary condition on methane / air catalytic stabilized reaction on platinum surface to produce uniform thermoelectric power.

نویسندگان [English]

  • Mohammad Abbaszadeh Darbani 1
  • sayyed aboozar fanaee 2
1 Department of Mechanical Engineering University of Birjand
2 . Associate professor, Department of Mechanical Engineering, University of Birjand
چکیده [English]

In this work, the effect of catalytic surface reaction and different wall boundary conditions for the non-combustion flow of endocrine-methane air mixture with thermoelectric is investigated. To solve this problem, a stable and two-dimensional numerical model with the assumption of incompressible flow with thermal conductivity and constant viscosity for methane-air mixture has been used. To validate this model, the dimensionless temperature changes in terms of dimensionless dimension of the microcontroller are compared with the data that show an acceptable agreement with a maximum error of 8.45%. Increasing the transfer heat transfer coefficient from 2 to 10 watts per Kelvin reduces the mass consumption of methane, but by increasing this coefficient to 20 watts per Kelvin decreases. To validate this model, the dimensionless temperature changes in terms of dimensionless dimension of the microcontroller are compared with the data that show an acceptable agreement with a maximum error of 8.45%. Increasing the transfer heat transfer coefficient from 2 to 10 watts per Kelvin reduces the mass consumption of methane, but by increasing this coefficient to 20 watts per Kelvin decreases. In the wall mode, with a heat transfer coefficient of 10, the thermoelectric output voltage increases by 37% by doubling the velocity from 0.4 to 0.8 m / s. Due to the fact that with increasing the inlet velocity of the methane-air mixture, the efficiency in thermoelectric bases decreases, the thermoelectric power also decreases that the thermoelectric output power changes from the maximum to the minimum inlet velocity equal to 70%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Catalytic surface reaction
  • Numerical solution
  • Methane-air mixture
  • Exhaust voltage
  • Thermoelectric power