Flame behavior inside constant diameter cylindrical mesoscale combustor with different backward facing step size
| Autor: | Sanata, Andi, Yuliati, Lilis, Sasongko, Mega Nur, Wardana, I Nyoman Gede |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Acknowledgments are addressed to The Directorate of Research and Community Service, Directorate General of Research and Development Strengthening, Ministry of Education and Culture of the Republic of Indonesia, Department of Mechanical Engineering, Brawij |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
Physics::Fluid Dynamics
UDC 620.9 Cylindrical Meso-Scale Combustor Backward Facing Step Flame Behavior Flame Mode Flame Mode Map циліндрична мезомасштабна камера згоряння обернений назад уступ поведінка полум’я режим полум’я карта режиму полум’я Physics::Chemical Physics цилиндрическая мезомасштабная камера сгорания обращенный назад уступ поведение пламени режим пламени карта режима пламени |
| Zdroj: | Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 2, № 8 (104) (2020): Energy-saving technologies and equipment; 44-51 Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 2, № 8 (104) (2020): Энергосберегающие технологии и оборудование; 44-51 Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 2, № 8 (104) (2020): Енергозберігаючі технології та обладнання; 44-51 |
| ISSN: | 1729-3774 1729-4061 |
| Popis: | This research observes the behavior of the flame stability in a cylindrical meso-scale combustor at various backward facing step sizes. The backward facing step was varied by changing the size of the combustor inlet diameter while the size of the combustor outlet diameter was kept constant, keeping a constant contact area. Butane gas (C4H10) was used as fuel with air as the oxidizing agent. The results show that generally, the flame mode and area of the flame mode map are obtained for the conditions of the stable flame at combustor rim, stable flame in combustor, stable flame near the step, oscillating flame, oscillating spinning flame, spinning flame, flashback, and no ignition. Flame mode and flame mode map distribution depend on reactant flow velocity behavior, jet flow generating shear stress, vortex flow regulating wall-thermal interaction, and average flow generated by varying the backward facing step size at various equivalence ratio and reactant velocity in the test range. Jet flow destructs flame stability to be extinct due to strong shear stress. Vortex flow spins the flame while the transition from jet to vortex flow oscillates the spinning flame. Weak vortex at average flow plays an important role in wall-thermal interaction that keeps flame very stable. Decreasing the backward facing step size tends to widen the flame stability region, but the combustion process causes the flame to be flashed back. By setting the reactant velocity at a small backward facing step size to the condition where the weak vortex flow exists, flashback conditions could be avoided keeping the flame very stable. Stable flame tends to be performed around stoichiometric to the lean mixture and in the low to medium reactant flow velocity. At high reactant flow velocities, the flames tend to be unstable. However, at low to medium reactant flow velocity, the flame tends to be stable in the combustor В данной работе рассматривается поведение устойчивости пламени в цилиндрической мезомасштабной камере сгорания при различных размерах обращенного назад уступа. Обращенный назад уступ изменяли путем изменения размера входного диаметра камеры сгорания, в то время как размер выходного диаметра камеры сгорания оставался постоянным, сохраняя постоянную площадь контакта. В качестве топлива использовался бутан (C4H10), в качестве окислителя – воздух. Результаты показывают, что, как правило, режим пламени и карту режима пламени получают для условий устойчивого пламени на ободе камеры сгорания, устойчивого пламени в камере сгорания, устойчивого пламени вблизи уступа, пульсирующего пламени, пульсирующего вращающегося пламени, вращающегося пламени, проскока и отсутствия воспламенения. Распределение режима пламени и карты режима пламени зависит от поведения скорости потока реагента, струйного потока, генерирующего напряжение сдвига, вихревого потока, регулирующего тепловое взаимодействие со стенками, и среднего потока, создаваемого путем изменения размера обращенного назад уступа при различном соотношении компонентов и скорости реагента в испытательном диапазоне. Струйный поток разрушает устойчивость пламени к потуханию из-за сильного напряжения сдвига. Вихревой поток вращает пламя, в то время как переход от струйного к вихревому потоку вызывает колебания вращающегося пламени. Слабый вихрь при среднем потоке играет важную роль в тепловом взаимодействии со стенками, которое поддерживает высокую устойчивость пламени. Уменьшение размера обращенного назад уступа способствует расширению области устойчивости пламени, однако процесс сгорания приводит к проскоку пламени. Задавая скорость реагента при небольшом размере обращенного назад уступа к условию существования слабого вихревого потока можно избежать проскока, сохраняя высокую устойчивость пламени. Устойчивое пламя происходит при смеси от стехиометрической до обедненной и со скоростью потока реагента от низкой до средней. При высоких скоростях потока реагента пламя склонно к неустойчивости. Однако при низкой и средней скорости потока реагента пламя в камере сгорания имеет тенденцию к устойчивости У даній роботі розглядається поведінка стійкості полум’я в циліндричній мезомасштабній камері згоряння при різних розмірах оберненого назад уступу. Обернений назад уступ змінювали шляхом зміни розміру вхідного діаметра камери згоряння, в той час як розмір вихідного діаметра камери згоряння залишався постійним, зберігаючи постійну площу контакту. В якості палива використовувався бутан (C4H10), в якості окислювача – повітря. Результати показують, що, як правило, режим полум’я і карту режиму полум’я отримують для умов стійкого полум’я на ободі камери згоряння, стійкого полум’я в камері згоряння, стійкого полум’я поблизу уступу, пульсуючого полум’я, пульсуючого обертового полум’я, обертового полум’я, проскоку і відсутності займання. Розподіл режиму полум’я і карти режиму полум’я залежить від поведінки швидкості потоку реагенту, струменевого потоку, що генерує напругу зсуву, вихрового потоку, що регулює теплову взаємодію зі стінками, і середнього потоку, що створюється шляхом зміни розміру оберненого назад уступу при різному співвідношенні компонентів і швидкості реагенту в випробувальному діапазоні. Струменевий потік руйнує стійкість полум’я до згасання через сильну напруги зсуву. Вихровий потік обертає полум’я, в той час як перехід від струменевого до вихрового потоку викликає коливання обертового полум’я. Слабкий вихор при середньому потоці грає важливу роль в тепловій взаємодії зі стінками, що підтримує високу стійкість полум’я. Зменшення розміру оберненого назад уступу сприяє розширенню області стійкості полум’я, однак процес згоряння призводить до проскоку полум’я. Задаючи швидкість реагенту при невеликому розмірі оберненого назад уступу до умови існування слабкого вихрового потоку можна уникнути проскоку, зберігаючи високу стійкість полум’я. Стійке полум’я відбувається при суміші від стехіометричної до збідненої і зі швидкістю потоку реагенту від низької до середньої. При високих швидкостях потоку реагенту полум’я схильне до нестійкості. Однак при низькій і середній швидкості потоку реагенту полум’я в камері згоряння має тенденцію до стійкості |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|