सूक्ष्म दहन

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सूक्ष्म-दहन ईंधन और ऑक्सीडेंट के बीच एक्ज़ोथिर्मिक रासायनिक प्रतिक्रिया का अनुक्रम है, जिसमें गर्मी का उत्पादन होता है और सूक्ष्म स्तर पर रासायनिक प्रजातियों का रूपांतरण होता है। ऊष्मा के निकलने के परिणामस्वरूप प्रकाश का उत्पादन या तो चमक या लौ के रूप में हो सकता है। ब्याज के ईंधन में अधिकांशतः गैस, तरल या ठोस चरण में कार्बनिक यौगिक (विशेष रूप से हाइड्रोकार्बन) सम्मिलित होते हैं। सूक्ष्म दहन की प्रमुख समस्या उच्च सतह से आयतन अनुपात है। जैसे-जैसे सतह से आयतन का अनुपात बढ़ता है, दहनशील की दीवारों में गर्मी की हनी बढ़ती जाती है जिससे लौ शमन होती है।

माइक्रोरोबोट , नोटबुक कंप्यूटर, सूक्ष्म हवाई वाहन और अन्य छोटे पैमाने के उपकरणों जैसे लघु उत्पादों का विकास हमारे दैनिक जीवन में तेजी से महत्वपूर्ण होता जा रहा है। उच्च ऊर्जा घनत्व, उच्च ताप और द्रव्यमान हस्तांतरण गुणांक और बैटरी (विद्युत्) की तुलना में कम रिचार्ज समय के अपने निहित लाभों के कारण इन सूक्ष्म उपकरणों को शक्ति प्रदान करने के लिए छोटे पैमाने के कंबस्टर विकसित करने में रुचि बढ़ रही है।[1][2] हाइड्रोकार्बन ईंधन की ऊर्जा घनत्व सबसे उन्नत ली-आयन अवधारणा आधारित इलेक्ट्रोकेमिकल बैटरी से 20-50 गुना अधिक है। माइक्रो-हीट इंजन की अवधारणा एपस्टीन और सेंटुरिया द्वारा 1997 में प्रस्तावित की गई थी।[3] तब से, हाइड्रोकार्बन ईंधन के दहन के माध्यम से विद्युत् उत्पन्न करने के लिए ऐसे छोटे पैमाने के उपकरणों के विकास और अनुप्रयोग की दिशा में पर्याप्त मात्रा में काम किया गया है। माइक्रो-कम्बस्टर्स बैटरी (विद्युत्) के लिए आकर्षक विकल्प हैं क्योंकि उनके पास बड़े सतह क्षेत्र से आयतन अनुपात होता है, जिसके कारण, दीवारों के माध्यम से महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी स्थानांतरित की जाती है जिससे लौ शमन होती है।[4] चूँकि, हाइड्रोजन उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले भाप सुधारकों की स्थितियों में ठोस दीवारों के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण की बढ़ी हुई दर लाभदायक है।[5]

बी खंडेलवाल एट अल. ने प्रयोगात्मक रूप से दो चरण वाले सूक्ष्म दहन में लौ स्थिरता सीमा और अन्य विशेषताओं का अध्ययन किया है।[6] उन्होंने पाया कि स्टेज्ड कॉम्बस्टर उच्च लौ स्थिरता सीमा की ओर जाता है, इसके अतिरिक्त वे उच्च तापमान प्रोफाइल भी प्रदान करते हैं जो दहन द्वारा उत्पन्न गर्मी का उपयोग करने में सहायक होगा। मारुता एट अल. ने प्रवाह दिशा के साथ सकारात्मक दीवार तापमान ढाल के साथ 2.0 मिमी व्यास सीधे क्वार्ट्ज चैनल में प्रीमिक्स्ड मीथेन वायु मिश्रण की लौ प्रसार विशेषताओं का प्रयोगात्मक रूप से अध्ययन किया है।[7] माइक्रोचैनल्स में लौ स्थिरीकरण विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए यह सरल आयामी विन्यास था। अन्य शोधकर्ताओं ने स्विस रोल कॉम्बस्टर में लौ स्थिरीकरण व्यवहार और दहन प्रदर्शन का अध्ययन किया है,[8] माइक्रो-गैस टरबाइन इंजन,[9] माइक्रो-थर्मो-फोटोवोल्टिक प्रणाली,[10] फ्री पिस्टन नॉक इंजन,[11] माइक्रो-ट्यूब दहनशील,[12] रेडियल चैनल दहन,[13] और विभिन्न अन्य प्रकार के माइक्रो-कम्बस्टर है।[14][15]

इक्रो-ट्यूब दहनशील,[12] रेडियल चैनल दहन,[13] औरडियल चैन

संदर्भ

  1. ↑ Kuo, C.H.; Ronney, P.D. (January 2007). "ऑन-एडियाबेटिक हीट-रीसर्क्युलेटिंग कॉम्बस्टर्स का संख्यात्मक मॉडलिंग". Proceedings of the Combustion Institute. 32 (2): 3277–3284. doi:10.1016/j.proci.2006.08.082.
  2. ↑ Kim, Nam Il; Kato, Souichiro; Kataoka, Takuya; Yokomori, Takeshi; Maruyama, Shigenao; Fujimori, Toshiro; Maruta, Kaoru (May 2005). "ज्वाला स्थिरीकरण और हीटर के रूप में छोटे स्विस-रोल कंबस्टर्स का उत्सर्जन". Combustion and Flame. 141 (3): 229–240. doi:10.1016/j.combustflame.2005.01.006.
  3. ↑ Epstein, A.H.; Senturia, S.D. (May 23, 1997). "माइक्रो मशीनरी से मैक्रो पावर". Science. 276 (5316): 1211. doi:10.1126/science.276.5316.1211. S2CID 110839795.
  4. ↑ Fernandez-Pello, A. Carlos (2002). "Micro-power generation using combustion: issues and approaches" (PDF). Proceedings of the Combustion Institute. 29 (1): 883–899. doi:10.1016/S1540-7489(02)80113-4.
  5. ↑ Pattekar, A.V.; Kothare, M.V. (February 2004). "सूक्ष्म ईंधन सेल अनुप्रयोगों में हाइड्रोजन उत्पादन के लिए एक माइक्रोरिएक्टर". Journal of Microelectromechanical Systems. 13 (1): 7–18. doi:10.1109/JMEMS.2004.823224. S2CID 19243473.
  6. ↑ Khandelwal, Bhupendra; Sahota, Gur Partap Singh; Kumar, Sudarshan (August 27, 2010). "Investigations into the flame stability limits in a backward step micro scale combustor with premixed methane–air mixtures". Journal of Micromechanics and Microengineering. 20 (9): 095030. doi:10.1088/0960-1317/20/9/095030.
  7. ↑ Maruta, K.; Kataoka, T.; Kim, N.I.; Minaev, S.; Fursenko, R. (January 2005). "तापमान ढाल के साथ एक संकीर्ण चैनल में दहन के लक्षण". Proceedings of the Combustion Institute. 30 (2): 2429–2436. doi:10.1016/j.proci.2004.08.245.
  8. ↑ Weinberg, Felix (September 2004). "थर्मोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स के लिए हीट रीसर्क्युलेटिंग दहन सिस्टम का अनुकूलन". Combustion and Flame. 138 (4): 401–403. doi:10.1016/j.combustflame.2004.06.007.
  9. ↑ Shih, Hsin-Yi; Huang, Yen-Chin (June 2009). "एक अभिनव माइक्रो गैस टरबाइन के लिए स्विस-रोल रिक्यूपरेटर का थर्मल डिजाइन और मॉडल विश्लेषण". Applied Thermal Engineering. 29 (8–9): 1493–1499. doi:10.1016/j.applthermaleng.2008.06.029.
  10. ↑ Yang, W.M.; Chou, S.K.; Shu, C.; Xue, H.; Lil, Z.W. (March 17, 2004). "एक प्रोटोटाइप माइक्रो-थर्मोफोटोवोल्टिक पावर जनरेटर का विकास". Journal of Physics D: Applied Physics. 37 (7): 1017–1020. doi:10.1088/0022-3727/37/7/011.
  11. ↑ Aichlmayr, H.T.; Kittelson, D.B.; Zachariah, M.R. (November 2003). "Micro-HCCI combustion: experimental characterization and development of a detailed chemical kinetic model with coupled piston motion". Combustion and Flame. 135 (3): 227–248. doi:10.1016/S0010-2180(03)00161-5.
  12. ↑ 12.0 12.1 Li, Junwei; Zhong, Beijing (May 2008). "Experimental investigation on heat loss and combustion in methane/oxygen micro-tube combustor". Applied Thermal Engineering. 28 (7): 707–716. doi:10.1016/j.applthermaleng.2007.06.001.
  13. ↑ 13.0 13.1 Kumar, Sudarshan; Maruta, Kaoru; Minaev, S. (April 3, 2007). "एक नए सूक्ष्म पैमाने के रेडियल दहन विन्यास में मीथेन-वायु मिश्रण के दहन व्यवहार पर प्रायोगिक जांच". Journal of Micromechanics and Microengineering. 17 (5): 900–908. doi:10.1088/0960-1317/17/5/008.
  14. ↑ Kumar, S.; Minaev, S.; Maruta, S.K. (January 2007). "लीन मीथेन-वायु मिश्रण के साथ रेडियल माइक्रोचैनल्स में कई घूर्णन पेल्टन जैसी लौ संरचनाओं के निर्माण पर". Proceedings of the Combustion Institute. 31 (2): 3261–3268. doi:10.1016/j.proci.2006.07.174.
  15. ↑ Khandelwal, Bhupendra; Kumar, Sudarshan (December 2010). "प्रीमिक्स्ड मीथेन-वायु मिश्रण के साथ डाइवर्जिंग माइक्रो चैनल में ज्वाला स्थिरीकरण व्यवहार पर प्रायोगिक जांच". Applied Thermal Engineering. 30 (17–18): 2718–2723. doi:10.1016/j.applthermaleng.2010.07.023.
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