علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

بررسی تاثیر هیدروژن افزوده شده به گاز طبیعی بر مشخصه‌های احتراق: شبیه سازی عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان.
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زابل.
چکیده
تزریق هیدروژن سبز به گاز طبیعی به‌عنوان یک روش ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر محسوب می‌شود و یک گزینه مقرون‌به‌صرفه برای تأمین گرما و برق برای بخش‌های مسکونی و تجاری با کاهش محتوای کربن شبکه‌های گاز طبیعی است. با تزریق کمتر از 10 درصد هیدروژن به گازطبیعی؛ نیاز به تغییر زیرساختارهای مربوط به احتراق نیز نمی‌باشد. هدف از این مطالعه بررسی تزریق هیدروژن به شبکه انتقال گاز شهری با شبیه‌سازی عددی محفظه احتراق مخلوط گاز طبیعی و هیدروژن و یافتن نسبت مناسب گاز طبیعی/هیدروژن با بررسی ویژگی‌های احتراق می‌باشد. بدین منظور معادلات بقای جرم، مومنتوم، انرژی و اجزای شیمیایی به روش عددی حل شده ‌است و مقایسه نتایج روش حاضر با نتایج تجربی، نشان دهنده تطابق و دقت بالای روش حل می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد افزودن هیدروژن باعث افزایش دما و کشیدگی شعله، کاهش انتشار کربن دی اکسید ، افزایش آب و مقدار NOx تولید‌شده می‌شود. درحالت 5/2 درصد هیدروژن، میزان گرمای واکنش نسبت به متان خالص کاهش یافته، اما به تدریج و با افزایش درصد هیدروژن، گرمای واکنش افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of of the Hydrogen Increament to Natural Gas on Combustion Characteristics: Numerical Simulation

نویسندگان English

Ebrahim Afshari 1
Mahdiye Haratin Aval 1
Nabi Jahantigh 2
1 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Isfahan.
2 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Zabol.
چکیده English

Injecting green hydrogen into natural gas is considered a renewable energy storage method. It is a cost-effective option for providing heat and electricity to residential and commercial sectors while reducing the carbon content of natural gas networks. By injecting less than 10% hydrogen into natural gas, there is no need to change the combustion infrastructure. The aim of this study is to investigate hydrogen injection into the urban gas transmission network by numerically simulating the combustion chamber of a natural gas and hydrogen mixture and finding the appropriate natural gas/hydrogen ratio by examining the combustion characteristics. The conservation equations of mass, momentum, energy and chemical components have been solved numerically. The results show that adding hydrogen increases the temperature and flame elongation, reduces carbon dioxide emission, increases water and the amount of NOx produced. In the case of 2.5% hydrogen, the heat of reaction is reduced compared to pure methane, but gradually and with increasing hydrogen percentage, the heat of reaction increases.

کلیدواژه‌ها English

Numerical Simulation
Mixed Fuel
Hydrogen
Natural Gas
Produced NOx
Combustion Chamber
[15] J. Wang et al., “Effect of hydrogen addition on early flame growth of lean burn natural gas–air mixtures,” International Journal of Hydrogen Energy, vol. 35, no. 13, pp. 7246-7252, 2010. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.01.004
[16] K. V. Shivaprasad et al., “Experimental Investigation of the Effect of Hydrogen Addition on Combustion Performance and Emissions Characteristics of a Spark Ignition High Speed Gasoline Engine,” Procedia Technology, vol. 14, pp.141-148, 2014. https://doi.org/10.1016/j.protcy.2014.08.019
 
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.