تحلیل و شبیه سازی مشعل های اتمسفریک هیترهای ایستگاه تقلیل فشار گاز شهری

نوع مقاله : مقاله مکانیک

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک

2 عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

3 عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی اراک

چکیده

بهینه سازی مصرف انرژی در گرمکن‌های ایستگاه‌های تقلیل فشار گاز شهری بخصوص توجه به فراایدن احتراق با توجه به بازده پایین آنها بسیار مهم و حیاتی می باشد. در این پژوهش به تحلیل و شبیه سازی مشعل‌های اتمسفریک گرمکن‌های ایستگاه تقلیل فشار گاز شهری با هدف بهبود فرایند احتراق و عملکرد گرمکن ها پرداخته شده و اثر شرایط عملکردی همچون دما، دبی هوای اولیه و ثانویه در کیفیت احتراق این مشعل ها مورد بررسی قرار گرفت. دبی هوای اولیه از g/s 1 تا g/s 8 در نظر گرفته شد و مشاهده شد میزان آلایندگی NO از ppm 32 تا ppm 20 کاهش یافت. دبی هوای ثانویه از kg/s 0.05 تا kg/s 0.35 جهت مقایسه شکل شعله و دمای خروجی از دودکش وهمچنین میزان آلایندگی حاصل از احتراق بررسی شد و نتایج نشان داد میزان آلایندگی NO از ppm 32 تا ppm 5 و میزان گاز CO2 نیز 60% کاهش پیدا کرد. همچنین تاثیردمای هوای ورودی به محفظه احتراق در محدوده دمایی K253 تا K 313 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تاثیرافزایش دمای هوا در عملکرد مشعل و میزان آلایندگی ناچیز و کمتر از 10% است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis and simulation of atmospheric burners of heaters in city gas pressure reduction station

نویسندگان [English]

  • Alireza Farhadi 1
  • Abolfazl Hajizadeh Aghdam 2
  • Abolfazl Mohamadebrahim 3
1 Faculty of Mechanical Engineering, Arak University of Technology
2 Department of mechanical Engineering, Arak university of Technology, Arak, Iran
3 Faculty of Mechanical Engineering, Arak University of Technology
چکیده [English]

Optimizing the energy consumption of gas pressure reducing station heaters is very important and vital due to their low efficiency. In this research, atmospheric burners of gas pressure reducing station heaters have been analyzed and simulated. The effect of the two main parameters of the inlet air temperature to the burner and the initial air flow has been analyzed. The effect of inlet air temperature on the combustion chamber in the temperature range of 253 K to 313 K was investigated. The results show that with increasing air temperature, the effects on burner performance and pollution rate are less than 10%, the initial air flow rate was considered from 1 g / s to 8 g / s and it was observed that NO pollution decreased from 32 ppm to 20 ppm and Secondary air flow rate from 0.05 kg / s to 0.35 kg / s was compared to compare flame shape and flue gas temperature as well as combustion pollution and the results showed that NO pollution was reduced from 32 ppm to 5 ppm and CO2 content was 60%. Decreased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Atmospheric burner
  • pressure reducing station
  • pollution
  • thermal efficiency
]1[ ابوالفضل حاجی‌زاده اقدم و کوروش دقیقی، "مطالعه عددی رفتار جریان و انتقال حرارت ناشی از تغییر زاویه مشعل در یک نوع بویلر نوع پی"، مجله مدل‌سازی در مهندسی، سال هجدهم، شماره 61، تابستان 1399، صفحه 139-149.
[2] Fanoy Gas L.L.C, Gas Field Servicing Company, 2014; http://www.fanoygas.com / gallery.html (accessedAugust 10, 2016).
[3] Green Riverside, Replacement Electric Water Heater, 2015, http://www.energydepot.com (accessed August10, 2016).
]4[ محمدرضا علیگودرز، "مدلسازی عددی محفظه احتراق توربین SGT600 و تحلیل میدان جریان در شرایط کارکرد واقعی"، مجله مدل‌سازی در مهندسی، سال دهم، شماره 31، زمستان 1391، صفحه 25-35.
]5[ رضا صباغ و نادر رهبر، "بررسی تأثیر شکل هندسی بر بیشینه دمای جداره‌ی نوک فلر و توزیع آلاینده های خروجی آن"، مجله مدل‌سازی در مهندسی، سال دهم، شماره 40، بهار 1394، صفحه 43-57.
]6[سعید رستگار و سیف الله سعدالدین، "ارائه یک مدل ترمودینامیکی جهت جلوگیری از تشکیل هیدرات گازی درایستگاه تقلیل فشار گاز طبیعی"،دومین همایش ملی هیدرات گازی ایران، سمنان، 1392.
]7[ابوالفضل بیات، کمال عباسپور ثانی، فریدون حیدری و محمد وثوق، "تحلیل ترمودینامیکی گرمکن گازی در ایستگاه تقلیل فشار گاز زنجان"،کنفرانس ملی پژوهش های نوین در علوم فنی و مهندسی،اردبیل، 1395.
[8] M. Rezaei, M. Farzaneh-Gord, A. Arabkoohsar, M. Deymi Dasht-bayaz; “Reducing energy consumption in Natural Gas Pressure Drop Stations by Employing Solar Heat”, world renewable energy congress, 8–13 May 2011, Linkoping.
[9] A. Zabihi, M. Taghizadeh; “New energy-saving temperature controller for heater atnatural gas gate station”, Journal of Natural Gas Science and Engineering, Volume 27, Part 2, November 2015, PP. 1043-1049.
[10] E. Khalili, S.M. Hoseinalipour, E. Heybatian;” Efficiency and heat losses of indirectwater bath heater installed in natural gas pressure reduction station; evaluating a casestudy in Iran”, 08th National Energy Congress, 2010.Iran.
[11] P. Soleimani, M. Khoshvaght-Aliabadi, H. Rashidi, et al., “Performance enhancement of water bath heater at natural gas city gate station using twisted tubes”, Chinese Journal of Chemical Engineering, Volume 28, Issue 1, January 2020, PP. 165-179.
[12] Mostafavi SA, Shirazi M, “Thermal modeling of indirect water heater in city gate station of natural gas to evaluate efficiency and fuel consumption”, Energy , Volume 212, 1 December 2020, 118390.
[13] Peiravi, M., Alinejad, J. “3D Numerical Simulation of Fibers Arrangement Effects on Thermal Conductivity of Polymer Matrix Composite”. Mechanics of Advanced Composite Structures‎, Vol 9, April 2022, PP. 59-73.
[14] Peiravi MM, Alinejad J. “Nano particles distribution characteristics in multi-phase heat transfer between 3D cubical enclosures mounted obstacles”. Alexandria Engineering Journal. Volume 60, Issue 6, December 2021, PP. 5025-5038.
[15] Alinejad J, Peiravi MM. “Numerical analysis of secondary droplets characteristics due to drop impacting on 3D cylinders considering dynamic contact angle". Meccanica. Vol 55, No10 Oct 2020, Pages1975-2002.
[16] Alinejad J. “Lattice Boltzmann simulation of a fluid flow around a triangular unit of three isothermal cylinders”. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. Vol 57, No1, Jan 2016, Pages117-126.
[17] Aghdam A.h., Ranjbar S Mahmoudi S.M. “Performance comparison of triple-effect parallel flow and series flow absorption refrigeration systems ". Journal of Applied Sciences, Vol 8, No16, Pages 2913-2918.
[18] Alishah J, Maddah S, Alinejad J, Rostamiyan Y. “3D numerical simulation of flap geometry optimization around the cylinder to collection of split up droplet”. Fluid Dynamics Research. Vol 53, No 4, Jul 2021 Pages045504.
[19] T. Boushaki, , J. C. Sautet. "Characteristics of flow from an oxy-fuel burner with separated jets: influence of jet injection angle." Experiments in Fluids. Vol 48, 2010, Pages 1095-1108.
[20] Fenimore CP. Formation of nitric oxide in premixed hydrocarbon flames. InSymposium (International) on Combustion 1971, Vol. 13, No. 1, pp. 373-380.