Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi (Dec 2022)
ÖN KARIŞIMLI BİR YANMA ODASINDA METANIN YANMA KARAKTERİSTİKLERİNİN RENKSİZ DAĞITILMIŞ YANMA ŞARTLARINDA SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ
Abstract
Dünya genelinde enerji ihtiyacındaki artış ve fosil enerji kaynaklarının tükeniyor olması sebebiyle kaynakların daha verimli kullanılması gerekmektedir. Kullanılan kaynakların çevreye olan zararları ise enerji ihtiyacındaki artış ile paralel olarak artmakta ve geri dönülemez zararlara sebep olmaktadır. Renksiz dağıtılmış yanma yaklaşımı ile yakıtların çevreye olan zararlarını minimuma indirmek amaçlanmış ve bu çalışmada da renksiz dağıtılmış yanma metodu uygulanmıştır. Yanma koşulları için hazırlanmış olan bir yakıcı içerisine ön karışımlı olarak hava-yakıt karışımı gönderilmiş ve farklı koşullar altında hava fazlalık katsayısı (λ) değiştirilerek sonuçlar incelenmiştir. Hava-yakıt oranı değiştirilerek (λ=1.2 ve λ=1.7) yanma sonucu ortaya çıkan CO, CO2, NOx emisyonlarını düşürmek amaçlanmıştır. Modellemeler Ansys Fluent Student Edition yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ansys Fluent yazılımında üç boyutlu sayısal modelleme için Species Transport yanma modeli ve P-1 radyasyon modeli seçilmiştir. Yanma modeli GRI-MECH kullanılmış, 64 basamaklı bir kimyasal reaksiyon oluşturulmuş ve Eddy Dissipation Concept modeli ile entegrasyonu yapılarak gerçekleştirilmiştir. Model ve reaksiyon sonucu doğrulaması için elde edilen deney sonuçlarıyla sabit yanma koşullarının karşılaştırılması yapılmıştır. Oksitleyici olarak hava kullanılmış ancak yakıt ile oksitleyici yanma odasına girmeden önce karıştırılarak kullanılmıştır. İlk koşul için hava fazlalık katsayısı λ= 1.2 karşılaştırılacak ikinci koşul için ise hava fazlalık katsayısı λ= 1.7 seçilmiş ve 10kW güç altında çalışılmıştır. Renksiz dağıtılmış yanma şartları ise yakıt hava karışımı içerisindeki oksijen oranları sırasıyla %21 O2 (renksiz dağıtılmış yanma şartlarının uygulanmadığı oran) %19 O2, %17 O2 ve %15 O2 olacak şekilde uygulanmıştır. Uygulama sonucunda ortaya çıkan yakıt hava oranları tablolarda gösterilmiş ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Renksiz dağıtılmış yanma koşulları uygulanırken yanma odasına giren O2 konsantrasyonu oransal olarak azaltılması için seyreltici olarak N2 beslenmiş ve yanma koşuları buna göre incelenmiştir. Sonuçlar irdelendiğinde, renksiz dağıtılmış yanma ile daha homojen bir sıcaklık dağılımı elde edilirken CO2, NOX ve CO emisyonlarında önemli derecede azalmalar gözlenmiştir.
Keywords
