عنوان رساله دکتری “مدل‌سازی تشکیل سنوسفر در احتراق سوخت نفتی سنگین” است. از این رو برای شناخت ماهیت انواع سنوسفر و چگونگی تشکیل آن یک مطالعه تجربی احتراق قطره انجام شد. این مطالعه در آزمایشگاه پیشرانش با دستگاه احتراق قطره از دمای پایین 400℃ تا دمای اشتعال 800℃ نشان داد، در مجموع چهار نوع ذره جامد از سوخت نفتی سننگین (مازوت) باقی می‌ماند. ذره تشکیل شده در دمای پایین یک بوم لزج و چسبناک است که در آن خبری از تشکیل پوسته نیست. در دمای میانی تا قبل از اشتعال دو نوع ذرع از نظر شکل ظاهر مشاهده شد. این ذرات تشکیل پوسته شکننده می‌دهند که گاهی با حباب جانبی همراه است. این پوسته از ذرات کربنی کک حاصل تجزیه حرارتی سوخت و سایر موارد باقی‌مانده می‌باشد. اما در دمای اشتعال ذره دارای یک پوسته متخلخل شکننده کوچکتر از قطره اولیه می‌باشد. در این مطالعه به مشاهده و تحلیل رفتار دمایی و اندازه قطر قطره در طی طول عمر قطره تا تشکیل سنوسفر پرداخته شد. در ادامه تحقیق یک مدل تئوری با فرض قطره تک جزئی ارائه شد. با حل معادله انرژی در فاز مایع و معادله تبخیر اسپالدینگ توزیع دمای قطره و نرخ تبخیر و تغییرات قطر قطره اندازه‌گیری شد. با استفاده از مدل سینتیک بهینه شده با سوخت مورد استفاده یک تخمین مناسبی با تشکیل کک از تجزیه حرارتی سوخت نیز لحاظ گردید. برای محاسبه قطر بحرانی پوسته و شکل‌گیری زمان صلبیت پوسته از بالانس فشار روی پوسته شناور روی سطح قطره استفاده شد. این بالانس بین فشار تراکمی ناشی عبور جریان بخار از پوسته و فشار انبساطی ناشی از نیروهای جذب بین مولکولی فرض شد. در نهایت یک این مدل اندازه قطر و جرم سنوسفر را محاسبه کند. این مطالعه تئوری نشان داد، یک پارامتر بسیار مهم برای توسعه مدل و افزایش دقت، توسعه سینتیک واکنش شیمیایی سوخت است که امکان اندازه‌گیری پارامترهای سینتیک و واکنش را ایجاد کند. از این رو، در ادامه تحقیق مدل‌هایی برای سینتیک واکنش ارائه گردید. در این بخش از تحقیق یک آزمون آزمون گرماسنج وزنی (TGA) برای دو نرخ دمایی 10 و 20 ℃⁄min انجام شد. با مطالعه و تحلیل این نتایج و شناسایی اجزای سوخت دو نوع مدل توده‌ای و چند شبه‌جزئی متناسب با نتایج توسعه یافت که با نتایج تجربی به خوبی منطبق است. در مدل دوم با استفاده از مدل تبخیر دو فازی چند شبه-جزئی و با استفاده از مدل سینتیک توسعه یافته است.

 

ذرات جامد، مطالعه تجربی، مدل‌سازی سنوسفر، سوخت نفتی سنگین، مدل سینتیک.