Bir yanma analizinde sıcaklık alanı %5 hatalıysa bu genellikle kabul edilebilir. Aynı hata NOx tahmininde kat mertebesinde sapma üretir.
Sebep: üstel bağımlılık
Termal NOx oluşumu sıcaklığa üstel olarak bağlıdır; tipik alev sıcaklıklarında birkaç yüz derecelik bir fark, oluşum hızını kat kat değiştirir. Dolayısıyla NOx tahmini, sıcaklık tepe değerinin doğruluğuna bağlıdır — ortalamanın değil.
Türbülanslı bir alevde sıcaklık dalgalanır. Ortalama sıcaklıkla hesaplanan NOx, gerçek değerin belirgin biçimde altında çıkar; çünkü üstel bir fonksiyonun ortalaması, ortalamanın fonksiyonundan büyüktür. Bu yüzden ciddi NOx hesapları sıcaklık dalgalanmasını istatistiksel olarak hesaba katar.
Sonradan işleme (post-processing) yaklaşımı
NOx derişimleri çok düşüktür ve ana akışı, sıcaklık alanını ya da yoğunluğu etkilemez. Bu, pratik bir kolaylık sağlar: NOx, yakınsamış yanma çözümü üzerinde ayrı bir adımda hesaplanabilir. Ana çözümü tekrar koşmadan farklı mekanizmalar ve katsayılar denenebilir.
Üç oluşum yolu ayrı ayrı
- Termal NOx. Yüksek sıcaklıkta havanın azotundan. Sıcaklık tepe değerine en duyarlı olan yol.
- Ani (prompt) NOx. Alev cephesinde hidrokarbon radikalleriyle. Zengin karışımlarda ve düşük sıcaklıkta oransal olarak önemlidir.
- Yakıt NOx. Yakıtın kendi azotundan. Kömür ve ağır yakıtlarda baskın, doğal gazda yok.
Hangi yolun baskın olduğunu bilmeden yapılan bir azaltma çalışması yanlış yere müdahale eder: termal NOx baskınken yakıt değiştirmek işe yaramaz, tepe sıcaklığı düşürmek gerekir.
Sonucu nasıl kullanmalı
NOx tahminlerinin mutlak doğruluğu sınırlıdır. Güvenilir olan, karşılaştırmalı kullanımdır: aynı yöntemle koşulmuş iki brülör düzeninden hangisinin daha az NOx üreteceği. Bkz. kaç haneyle verilmeli notu.
Kaynaklar
- Magnussen, B. F. & Hjertager, B. H. (1977). On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion. Symposium (International) on Combustion, 16(1), 719–729. DOI: 10.1016/S0082-0784(77)80366-4
- Modest, M. F. & Mazumder, S. (2021). Radiative Heat Transfer, 4th ed. Academic Press. ISBN 978-0-323-98406-5.