منبع تحقیق : دانلود پروژه رشته برق در مورد احتراق ذرات – قسمت سوم

دانلود پایان نامه

-4- خاموشي شعله ذرات هوا

در سال 1980 م چند نفر بنام‌هاي جاروسينسكي « لي» كنستاتاس و كراولي (‌Crowley ) از بخش مهندسي مكانيك دانشگاه مك‌گل مونترال كانادا ]   [ تحقيقي بر روي خاموشي شعله ذرات ريز جامد ا نجام دادند كه توضیح آن بدين قرار می باشد . خاموشي شعله در مخلوطهاي پودر ذرات آلومينيوم و ذرات زغالسنگ همراه با هوا در لوله اي عمودي و قائم به قطر داخلي 19/0 متر و طول 8/1 متر كه شامل صفحات خاموشي در وسط آن می باشد مطالعه و نظاره مي‌گردد كه حداشتعال تحت شرايط فشار ثابت چندين برابر بزرگتر از مقدار اندازه‌گيري شده در حجم ثابت مي باشد. فاصله‌ خاموشي براي انتشار روبه بالاي شعله از قسمت باز لوله به سمت انتهاي بسته لوله اندازه‌‌گيري شده در حجم ثابت مي‌باشد. فاصله خاموشي براي انتشار روبه بالاي شعله از قسمت باز لوله به سمت انتهاي بسته لوله اندازه‌گيري شده می باشد. حداقل فاصله خاموشي براي پودر ذرت 5/5 ميلي متر براي آلومينيوم 4/10 ميلي متر ، براي زغالسنگ 25 ميلي‌متري ( قطر كمتر از 5 ميكرون ) و حدود 190 ميلي متر براي زغال‌سنگ همراه با ذرات درشت ( قطر كمتر از 70 ميكرون) و 2 ميلي‌متر براي مخلوط استوكيو تركيب هوا هم متان بدست آمده می باشد. فا صله خاموشي براي پودرهاي درت و آلومينيوم از لحاظ بزرگي ، هم مرتبه مي باشند و اين بدليل انتشار شعله‌هاي كنترل شده آنهاست. كه مشابه يكديگر مي باشد. مقادير بزرگ فاصله خاموشي براي ذرات زغالسنگ بدليل بزرگي اندازه خدمات آنها مي‌باشد. برخلاف سرعت سوزش و حداقل انرژي جرقه كه به دستگاه مورد آزمايش وابسته‌اند، فاصله خاموشي در شرايط حضور در محدوده خاموشي به دستگاه وابسته نمي‌باشد.

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

شكل 14 دستگاه مورد بهره گیری را نشان مي دهد. براي آزمايش فشار ثابت سرپوش بالايي لوله داراي منفذي به اندازه 6/28 ميلي متر مي‌باشد. اين منفذ جهت ؟ كردن نوسانات حاصل از انتشار رو به جلوي شعله در نظر گرفته شده می باشد. سيستم جرقه بر روي قسمت بسته يا باز انتهايي لوله قرار گرفته می باشد.

و انتهاي لوله مي‌تواند از نوع باز يا بسته باشد. قبل از انجام آزمايش آغاز محفظه تا فشاري معادل 150 تور[1] و يا زير فشار اتمسفر تخليه شده و با شروع آزمايش اقدام سولنوئيد باعث پراكنده سازي ؟ بوسيله جريان هوا از يك مخزن هوا به ظرفيت 23/0 ليتر مي‌گردد.

عبور هوا از ميان ذرات باعث پراكنده سازي ذرات در حل محفظه آزمايش مي گردد. دوره‌ تزريق ذرات كمتر از 100 ميلي ثانيه بوده و باعث ا فزايش فشار مي‌گردد. تأخير زماني بين تزريق بوسيلة‌ يك تايمر مكانيكي كنترل شده و اجازه مي‌دهد تا اين زمان به 250 متر بر ثانيه برسد. دو سوئيچ كنترل كننده جهت باز و بسته کردن شيوه ةاي سولنوئيدي و يك سوئيچ كنترل كننده جهت كنترل زمان جرقه هست.

فاصله خاموشي بوسيله تغيير در تركيب مخلوط هوا- سوخت تا رسيدن به حدود غلظتهاي مختلف اندازه‌گيري مي‌گردد. تست هاي دستگاه نشان مي‌دهد كه رفتار خاموشي روبه بالاي شعله متان – هوا به شكل U بوده كه اين مطلب در شكل 15 نشان داده شده می باشد. حداقل فاصله خاموشي براي مخلوط هوا – متان برابر 2 ميلي‌متر مي‌باشد. فاصله خاموشي به عنوان تابعي از غلظت هوا – پودر ؟ در شكل 16 نشان داده شده می باشد.

اين نمودار بيانگر دو ناحيه مجزا براي حساسيت فاصله خاموشي شعله نسبت به غلظت مي باشد. براي غلظتهاي كمتر از   تغييري در شيب نمودار به وجودمي آيد. حداقل فاصله خاموشي براي مخلوط هوا – ؟ برابر 5/5 ميلي متر بوده كه معادل غلظتي به اندازه كه در حدود 4/3 برابر حالت تئوري مخلوط استوكيو متريك مي‌باشد. از اين نقطه به بعد منحني مربوط به رفتار شاخه غني مخلوط مي باشد. شكل 17 نشان دهنده نتايج آزمايش‌هاي فاصله خاموشي ذرات آلومينيوم مي‌باشد.

حد؟ اشتغال براي انتشار شعله از ميان مخلوط هوا – ذرات آلومينيوم در فرايند فشار ثابت حدود 415 الي 435 گرم بر متر مكعب مي‌باشد. به گونه تقريبي 3 برابر حد پايين در آزمايشات بالاي ( Ballal ) و حدود ¼ برابر مخلوط استوكيو تريك مي ‌باشد. فاصله خاموشي اين ذرات حدود 4/10 ميلي ‌متر در غلظتي معادل بوده كه در 8/2 برابر مخلوط تئوري استوكيومتريك مي‌باشد. نتايج آزمايشهاي صورت گرفته مثال مي‌دهد كه فاصله خاموشي مخلوطهاي هوا – پودر ذرت و هود – پودر الومينيوم قابل مقايسه با فاصله خاموشي شعله‌هاي گازي مي باشد.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

افزايش اندازه ؟ ضخامت شعله را افزايش داده و سرعت سوزش را كاهش مي دهد.

2-5- مطالعه ميكروسكوپي احتراق ذرات آلومينيوم

2-5-1- پديده سطح در احتراق آ‌لومينيوم ]  [

مانند افرادي كه در مطالعه تجربي و ميكروسكوپي احتراق ذرات آلومينيوم در سالهاي اخير نقشي به سزا داشته می باشد Edward   L.Dreizin استاد دانشگاه پرنستون ايالت نيوجرسي امريكا مي باشد. وي در مقاله‌اي كه به همراه M.Tronov ارائه نموده پديده سطح در احتراق ذرات آلومينيوم را مورد بررسي قرار داده می باشد كه توضیح آن به قرار زير مي باشد.

تحقيقات انجام شده بر روي احتراق تك ذره آلومينيوم ، بعضي از ويژگي‌هاي آن را آشكار نمود. ولي بعضي از آنها همچنان در پرده‌اي از ابهام قرار دارد. به عنوان مثال هنگام احتراق به نظر مي رسد در سطح ذرات تركهايي ايجاد مي گردد كه ناشي از انجاد اكسيد در حين سورش می باشد كه براي احتراق سريع و كامل فلزات بسيار سورس می باشد ، اما مكانيزم آن غير‌قابل تصور می باشد. در آزمايش احتراق ذرات آلومينيوم – كه به صورت منفرد مي‌‌باشد- تركيب شدن اكسيژن در درون ذرات فلزي سوزنده در هوا و جهشهاي دمايي كه در بعضي مواقع با انفجارهاي كوچك همراه مي باشد نظاره شده می باشد.

جهت يكنواخت کردن ذرات ريز آلومينيوم كه به نظر 150 ميكرون و دماي اوليه 1600 كلوين و سرعت 3 متر بر ثانيه مي باشد ( كه در دماي اتاق و فشار اتمسفر در هوا منتشر مي‌شوند) از روش ميكروكمان GEMMED[2] بهره گیری مي گردد ذرات ريز سورنده به گونه آزاد رها مي شوند و انتشار آنها توسط يك مبدل حرارتي پايش مي گردد. مبدل توسط يك لامپ تنگستن و يكسري حفره‌هاي ؟ دار كاليبرده و تنظيم مي گردد. در اين آزمايش ذرات در هوا مي‌سوزند تا زماني كه احتراق كامل گردد و يا گاهي اوقات پس از سوختن در يك گاز خنثي ( آرگون يا هليم )‌سرد مي‌شوند. در اين آزمايشها وابستگي و ارتباط بين تشعشع روشن‌ذرات ريز « دماي روشنايي» و « شكل ها موج دار» به سرد کردن ذرات سوزنده بر روي صفحه‌هاي شيشه‌اي كه خارج از ميدان ديد مبدل قرار داده شده‌اند. به وجودآمده می باشد.

بنابراين اسيلوسكوپ نگهدارنده زمان سرد كردن را ثبت مي نمايد. اثرهاي اطراف ذره ريز بر روي سطح شيشه‌اي دقيقاَ قبل از سرد كردن ذرات با دماي روشنايي سنجيده شده می باشد.

در اين آزمايشها مشخصه هاي كوچك كه در پايان احتراق اتفاق مي‌افتد نظاره مي گردد . با مطالعه بر روي آثار ذرات سرد شده بر روي سطوح شيشه ، انتقال روش احتراق از روش كردي متقارن به غير متقارن شناسايي مي‌گردد . در واقع اين شناسايي در ناحيه (‌1) شكل 19 با ظهرو آثار هاله دود ناشي از ذرات سرد شده بر روي شيشه به دست مي‌آيد. در ناحيه 1 كه در حدود طول مي‌كشد هيچگونه نوار روشنا يي ديده نمي گردد . ناحيه (2) توسط تارهاي قويتري از روشنايي قابل شناسايي مي باشد كه تقريباَ به طول مي انجامد . در اين ناحيه روشنايي افزايش مي‌يابد و بردار سرعت تغييرات كوچكي دارد. شكل هاله‌هاي دور تغيير مي‌كند و فورانهاي هاله دور كه در محدود به سطح ذره مي‌باشد به وجودمي‌آيد. دوره متناوب نوارهاي مذكور مي‌باشد . ناحيه (3) داراي نوارهاي منظم با دوره متناوب بسيار كمتر در حدود مي باشد. در اين ناحيه شكل هاله دود مارپيچي می باشد. در طول اين ناحيه روشنايي به تدريج محكم مي‌گردد . بعد از كاهش قابل توجهي در روشنايي ايجاد مي‌گردد ( ناحيه 4 ) . دوره متناوب نوارهاي اين ناحيه مي‌باشد. در اين ناحيه تغييرات سريع در سرعت بدست مي آيد. سرانجام نوارهاي روشنايي مذكور با يك Peak پايان مي يابد.

تقريباَ پس از گذشت از اشغال ، زمانيكه هوا مي‌سوزد در داخل ذرات حفره‌هايي ايجاد مي ‌گردد. حفره‌ها رشد مي‌كنند تا زمانيكه پس از حدود 70 متر ثانيه از اشتعال تقريباَ تمام دوره را پر مي‌كند .

به شكل (20 )‌توجه كنيد. داده‌هاي آزمايشي در اين يادداشت احتمال مي‌دهند كه در تاثير متقابل و غير يكنواخت فلز – گاز باعث ايجاد تخلخل در ؟ مي‌گردد.

از مشاهدات آزمايش نتيجه مي‌گردد كه :

1- اكسيد آلومينيوم در سوزش ذرات آلومينيوم در طول دوره ابتدايي احتراق تشكيل نمي‌گردد.

2- در سوخت ذرات آلومينيوم ، يك گاز كه باعث ايجاد حفره‌هاي داخلي مي‌گردد، حل نمي‌‌گردد.

باپايش تشعشع ذره آلومينيوم در طي زمان سرد شدن با گاز خنثي ( هليم )‌مي‌توان يك نوع منحني دماي روشنايي براي احتراق ذره آ‌لومينيوم در هوا بدست آورد. شكل (‌21 ) ، سه مورد تشعشع ذره در گاز كوئيچ[3] نشان داده شده می باشد. در هر سه مورد، آغاز روشنايي كاهش مي يابد و پس از مدتي افزايش مي‌يابد.

كاهش ابتدايي دماي روشنايي به علت سرد شدن ذره در گاز خنثي مي‌باشد و افزايش بعدي به علت مقداري اكسيژن محبوس در ذرات زير سوزان مي‌باشد كه باعث ايجاد يك اكسيد عادي در زمان سرد شدن مي‌‌گردد و اين اكسيد گرما می باشد.

براساس مشاهدات آزمايشگاهي مي‌توان پديده مشابحي از نفوذ اكسيژن به داخل ؟ فنري سوزنده همراه با واكنش دروني فلز- اكسيژن را براي Ta, MO, w, fe, cu نيز در نظر گرفت.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

ضمنا مشاهدات ، ؟ سوزش ذرات آلومينيوم در فاز بخار براساس نقطه جوش و ذوب آلومينويم وo3 AL2 را تأييد مي‌كند.

2-5-2- بررسي مكانيزم نامتقارن احتراق ذره آ‌لومينيوم

درسال 1999 ميلادي Dreizin در اين آزمايشات نيز از دستگاه GEMMED كه در شكل (‌22) نشان داده شده می باشد بهره گیری نمود. در اين آزمايشات ذرات با قطره‌هاي 250 ميكرون و 90 ميكرون توليد شده و مورد مطالعه قرار گرفته‌اند تقريبي از اعداد بي‌بع د Peclet  [4] در خصوص انتقال حرارت و انتقال جرم نشان مي دهد كه در شرايط آزمايش ، انقال حرارت و انتقال جرم اکثراَ به شيوه هدايت انجام مي‌گردد. بنابراين اثر جابه‌جايي روي انقال حرارت و جرم در اين آزمايش خاص خيلي كم می باشد.

در آزمايشات نظاره گردید كه در مسير سقوط ذره تغييراتي ايجاد مي‌گردد. تغيير در مسير سقوط ذره كه در شكل (‌23 )‌به خوبي نمايان می باشد،‌خصوصاَ در انتهاي فرايند احتراق نشان دهندة‌ عدم تقارن در سوزش تك ذره آلومينيوم مي باشد.

تحليلهاي مربوط به سطح و داخل ذره فقط بر روي با قطر 250 ميكرون انجام مي‌گردد. اين تحصلها كه توسط ميكروسكوپ الكتروني بر روي ذرات ؟ گردید. و خاموش شده صورت گرفته نشان مي‌دهند كه در محيطهاي گازي آزمايش يعني He/O2 و Ar/O2 بر روي برخي از ذرات لاية‌ اكسيري تشكيل شده در هوا به گونه محسوسي كوچكتر مي باشد ( در مقايسه با قطر ذره ) .

بررسيهاي اسپكرتوسكوپي نشان مي‌دهد كه در داخل ذره ، اكسيژن هست كه اين اكسژن به گونه يكنواخت پخش نمي گردد. تحليلهاي BSE [5] نشان مي دهد كه در فازهايي با محتواي مختلف اكسيژن در داخل ذره هست. با بهره گیری از سيگنالهاي بازگشتي BSE در ناحيه مختلف در درون ذره قابل تشخيص مي‌باشد؛ يكي ناحيه حاوي اكسيژن زياد و ديگري ناحيه حاوي اكسيژن كم (‌شكل 25 )‌

و اما بحث عدم متقارن :‌ عدم تقارن در احتراق كننده آلومينيوم قابل نظاره می باشد و اين پديده در تمام محيطهاي ؟ كه در آزمايشهاي مختلف به كار رفت‌اند ديده مي‌گردد. و امكان مشاهدات صورت گرفته در احتراق ذره آلومينيوم در حالتهاي حضور جاذبه عمومي و نيز جاذيه بسيار كم مي‌توان دريافت كه عدم تقارن در شعله آلومينيوم بعد از ايجاد غير يكنواختي در سطح مايع ذره رخ مي‌دهد كه اين غير يكنواختي نتيجه يك تغيير فاز مي باشد. در واقع جدا شدن تركيبهاي اكسيژن / آلومينيوم به دو فاز مختلف اكسيژن غني و اكسيژن رقيق يك تغيير فاز در سطح ذره محسوب مي‌گردد.

این نوشته در برق ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

پاسخی بگذارید