پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 25 |
| تعداد شماره‌ها | 932 |
| تعداد مقالات | 7,652 |
| تعداد مشاهده مقاله | 12,494,782 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,886,301 |
مقالۀ پژوهشی: تحلیل ترمودینامیک حاکم بر محفظه زباله سوزپلاسمایی، اندازهگیری و تحلیل دمای محفظه و محاسبه دمای قوس الکتریکی | ||
| فیزیک کاربردی ایران | ||
| دوره 14، شماره 1 - شماره پیاپی 36، فروردین 1403، صفحه 104-118 اصل مقاله (1.9 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22051/ijap.2023.43972.1337 | ||
| نویسندگان | ||
| نادر مرشدیان* 1؛ نرگس بیگ محمدی2 | ||
| 1استادیار، پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران | ||
| 2دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد، پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در کار حاضر، مشخصات ترمودینامیکی و تحلیل دمایی از قوس الکتریکی در الکترودهای مشعل و انرژی انباشتشده در محفظه اولیه طراحی شده برای زبالهسوز، برای یک مشعل حرارتی پلاسمایی، با استفاده از آزمایشهای صورت گرفته و دادههای بدست آمده، اندازهگیری و محاسبه شد. دمای قوس الکتریکی در الکترود میانی که نازل شناور نامیده میشود، بر پایه توان اندازهگیری شده ورودی حدود ۲ کیلووات، در محدوده ۷۰۰۰ تا ۸۰۰۰ درجه کلوین محاسبه شد. دمای شعله پلاسمایی خروجی از مشعل با توجه به شارش گاز سرد، انتظار میرود دمای کمتری از قوس داشته باشد. بهره انتقال انرژی به شعله پلاسمایی، به طراحی هندسی الکترودها و نازل و جریان گاز وابسته است. دمای محفظه نیز پس از زمان ده ثانیه با روشن بودن مشعل و المنتهای حرارتی، حدود ۱۱۹۳ درجه کلوین با ترموکوپل اندازهگیری شد. افزایش دمای محفظه بر پایه فرآیند بیدرروی گرمای انباشتشده پس از این زمان، حدود ۱۲۳۰ درجه کلوین محاسبه شد. با رهیافت فرآیند همدما و تعادل گرمایی پس از زمان طولانی، آهنگ شار حرارتی و اتلاف ناشی از رسانش، دما محاسبه و حدود 900- 1000 درجه کلوین برآورد شد. در هر دو رهیافت با تقریبهای لازم، محدوده دمایی محاسبه شده برای قوس و تخمین انرژی شعله پلاسمایی، سازگاری منطقی با اندازهگیری دارند و نقشه راه مناسبی را برای توسعه و بهینه‌سازی طراحی آینده مشعل و محفظه زبالهسوز بدست می‌دهد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| دمای قوس الکتریکی؛ ترمودینامیک محفظه زبالهسوز؛ اتلاف رسانشی؛ شعله پلاسمایی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Research Paper: The analysis of Governing Thermodynamics of Plasma Waste Incinerator, Temperature Measurement and Analysis of Burning Chamber and Calculation of Electrical Arc Temperature | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Nader Morshedian1؛ Narges Beigmohammadi2 | ||
| 1Assistant Professor, Research School of Plasma and Nuclear Fusion, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran | ||
| 2M. Sc. Graduated, Research School of Plasma and Nuclear Fusion, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Using the experimental results and data, the thermodynamic characteristics and thermal analysis of the electrical arc of torch electrodes and energy deposition in the waste-incinerator primary designed chamber were investigated. The temperature of arc in the intermediate electrode which is called the float nozzle was measured at 7000-8000 Kelvin based on the input power of 2 kW. The plasma plume temperature implied to be lower than the arc temperature according to the cold gas flow in the nozzle. The efficiency of energy transferring to the plasma plume is dependent on the geometrical electrode and nozzle design, and gas flow rate. After ten seconds, the chamber temperature was measured at 1193 Kelvin by thermocouple with the performance of electrical elements and plasma torch. The chamber temperature increasing in an adiabatic process was calculated at 1230 Kelvin after this time. According to the isothermal approach, the heat flow rate, and conduction loss calculation, the chamber temperature was obtained at about 900-1000 Kelvin. Using two approaches with inevitable approximations, the calculated temperature ranges for arc and plasma plume energy estimation have reasonable compatibility and this led to the road map of optimization and development for future torch planning and waste-incinerator chamber design. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Electrical Arc Temperature, Waste-Incinerator Chamber Thermodynamics, Conduction Loss, Plasma Plume | ||
| مراجع | ||
|
[1] Pang S., Fuel Flexible Energy Generation, Elsevier, Solid, Liquid and Gaseous Fuels, 241-269, 2016, https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-378-2.00009-2 [2] Ducharme C., Technical and economic analysis of Plasma-assisted Waste-to Energy processes, M.Sc. thesis, Columbia University, USA, 2010. [3] Mączka T., Śliwka E., Wnukowski M., Plasma gasification of waste plastics, Journal of Ecological Engineering, 14, No. 1, 33–39, 2013, https://doi.org/ 10.5604/2081139X.1031534 [4] Ghorui S., Sahasrabudhe S. N., and Das A. K., Current transfer in dc non-transferred arc plasma torches, J. Phys. D: Appl. Phys, 43, 245201 (18pp), 2010, https://doi.org/ 10.1088/0022-3727/43/24/24520 [5] Goyal V., Ravi G., Bandyopadhyay P., Banerjee S., Yugesh V., and Mukherjee S., Study of dynamical behavior of the plasma in a dc non-transferred plasma torch using fast imaging, PHYSICS OF PLASMAS, 24, 033506, 2017, https://doi.org/10.1063/1.4977914 [6] Guo Z., Yin S., Liao H., Gu S., Three-dimensional simulation of an argon–hydrogen DC non-transferred arc plasma torch, International Journal of Heat and Mass Transfer, 80, 644–652, 2015, https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.09.059 [7] Bernardi D., Colombo V., Ghedini E., Mentrelli A., Three-dimensional modelling of inductively coupled plasma torches, Eur Phys J D, 22, 119–125, 2003, https://doi.org/10.1140/epjd/e2002-00233-9 [8 Bernardi D., Colombo V., Ghedini E., Mentrelli A., Trombetti T., 3–D numerical simulation of fully-coupled particle heating in ICPTs, Eur Phys J D, 28, 423–433, 2004, https://doi.org/10.1140/epjd/e2004-00012-8 [9] Tiwari N., Bhandari S., and Ghoru S., Stability and structures in atmospheric pressure DC non-transferred arc plasma jets of argon, nitrogen, and air, Physics of Plasmas, 25, 072103, 2018, https://doi.org/10.1063/1.5034397 [10] He-Ping L. and Xi C., Three-dimensional modelling of the flow and heat transfer in a laminar non-transferred arc plasma torch, Chin. Phys. Soc., 1009-1963/2002/11(01)/0044-06, 11(1), 2002. https://doi.org/ 10.1088/1009-1963/11/1/310 [11] Fauchais P. L., Heberlein J. V. R., and Boulos M. I., Thermal Spray Fundamentals: From Powder to Part, Springer Science & Business Media, 1-15. 2014, https://neutrium.net/fluid-flow/pressure-loss-in-pipe/ [12] https://www.pipeflowcalculations.com/pipe-valve-fitting-flow/flow-in-pipes.xhtml, 2020 [13] Young H. D., An edition of university physics, 7th Ed., Addison Wesley,1992. [14] https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_thermal_conductivities, 2023 [15] Khaleghian Gh., Beigmohammadi N., Morshedian N., Nohekhan M., Rezaeefard B., Design and construction of a laboratory plasma gasification system for municipal solid waste, Journal of Nuclear Science and Technology, 45, issue 1, No. 107, April 2024, https://doi.org/10.24200/nst.2023.1237.1805 [16] Technical report project with code: PRI-F2-99-003, plasma and fusion research school, NSTRI, P.O. Box: 14399-51113, Tehran Iran. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 527 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 448 |
||