Boru geometrisi farklılaştırılan kendinden reküperatörlü bir brülörün performansının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
A numerical and experimental study on the performance of a self-recuperative burner with varied tube geometry
- Tez No: 1016508
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN KARABAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Brülör, Etkinlik, Isı enerjisi, Burner, Efficiency, Heat energy
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, endüstriyel fırın uygulamalarında enerji verimliliğini artırmaya yönelik olarak, doğalgaz ile çalışan, 200 kW kapasiteli, kendinden ısı geri kazanımlı (selfreküperatif) bir brülör geliştirilmiştir. Geliştirilen yakıcı, düşük ve orta sıcaklıklarda yüksek yanma verimi sağlama amacıyla tasarlanmış olup, ısı geri kazanımı prensibini temel alan yenilikçi bir yaklaşım sunmaktadır. Projenin temel hedefi; yanma sonrası atık gazın enerjisinden faydalanarak yanma havasının ön ısıtılmasını sağlayan, böylece yakıt tüketimini azaltan ve emisyon değerlerini düşüren yerli bir brülör tasarımının hayata geçirilmesidir. Brülör tasarımında, geleneksel düz boru yapılarından farklı olarak, yanma havasının geçeceği kanallarda akış karakteristiğini değiştiren alternatif bir geometri kullanılmış; bu sayede ısı transfer yüzey alanı artırılarak daha etkin bir enerji geri kazanımı hedeflenmiştir. ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri gerçekleştirilmiş, ardından prototip üretimi tamamlanmış ve sanayi tipi test fırınında doğalgazla çalışan sistem üzerinde radyant tüp içerisinde yanma gerçekleştirilecek deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Gerçekleştirilen deneylerde, yanma havası ile doğalgaz ve hidrojen karışımının hacimsel debileri ölçülmüş; sıcaklık, basınç ve emisyon verileri fırının çeşitli ölçüm noktalarından toplanmıştır. Sayısal analizlerden elde edilen simülasyon verileri detaylı şekilde değerlendirilerek, deneysel bulgularla karşılaştırılmış ve sistem performansı bütüncül olarak analiz edilmiştir. Yürütülen çalışmalar sonucunda; nümerik analizlerde 0,59 ısı etkinlik katsayısına sahip, deneysel testlerde ise mevcut tasarıma kıyasla ilave %3,7 yakıt tasarrufu sağlayan, düşük CO emisyonlu bir prototip başarıyla geliştirilmiştir. Bu yakıcı, yalnızca teknik performansı ile değil, aynı zamanda yerli üretim potansiyeli ve sağlayacağı ekonomik katma değer açısından da önem arz etmektedir. Sonuç olarak proje ile enerji verimliliği yüksek, çevre dostu ve sürdürülebilir bir yakıcı sisteminin endüstriye kazandırılması hedefine ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, a self-recuperative burner powered by natural gas with a 200 kW capacity was developed to enhance energy efficiency in industrial furnace applications. The burner is designed to achieve high combustion efficiency at low and medium temperatures, employing an innovative heat recovery approach. The primary objective of this project was to develop a domestically manufactured burner that optimizes combustion air preheating by utilizing residual energy from exhaust gases, thereby minimizing fuel consumption and reducing emissions. Unlike conventional straight-tube designs, the burner incorporates an alternative geometry that modifies flow characteristics within the combustion air channels, effectively expanding the heat transfer surface area to maximize energy recovery efficiency. Computational Fluid Dynamics (CFD) analyses were conducted using ANSYS Fluent, followed by prototype fabrication and experimental testing in industrialscale furnaces, where combustion occurred within a radiant tube using natural gas. During the experiments, volumetric flow rates of combustion air, natural gas, and hydrogen mixtures were measured, along with temperature, pressure, and emission data collected from various points within the furnace. Simulation results from CFD analyses were thoroughly evaluated and compared with experimental findings, enabling a comprehensive performance assessment of the system. As a result of the conducted studies, a prototype with low CO emissions has been successfully developed, possessing a heat effectiveness coefficient of 0.59 in numerical analyses and providing an additional 3.7% fuel saving compared to the existing design in experimental tests. This burner bears significance not only due to its technical performance but also regarding its potential for domestic production and the economic added value it offers. Consequently, the project has achieved its goal of introducing a high-energy-efficiency, eco-friendly, and sustainable burner system to the industry.
Benzer Tezler
- Tozaltı kaynak yöntemi ile spiral boru üretiminde kaynak parametrelerinin kaynak dikiş kalitesi üzerindeki etkilerinin incelenmesi
The effects of welding parameters on weld quality in the submerget arc welded spiral pipe production
KAHRAMAN ŞİRİN
- Fan coil ısı eşanjörünün farklı kolektör tasarımının su basınç kaybına etkisi ve deneysel incelenmesi
Effect of different collector designs on water pressure loss and experimental investigation of the fan coil heat exchanger
ÇİLER GİZEM BOSTANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN PEHLİVAN
- Dirsekli ve vanalı boru hatlarında akış kaynaklı titreşimlerin spektral ve gürültü analizi
The Spectral and noise analysis of flow induced vibrations in pipeline having valve andlar elbows
KENAN YAKUT
Doktora
Türkçe
1996
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. TEOMAN AYHAN
- Plastik boru üretimi için spiral kanallı radyal ekstrüzyon kalıbının sistematik tasarımı
Systematic design of radial extrusion die with spiral groove to production of pipe
ÇAĞRI NART
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR KIRKKÖPRÜ
- Reküperatör boru konstrüksiyonunun verime olan etkisinin deneysel ve sayısal yöntemlerle araştırılması
Numerical and experimental investigation of effects of recuperator pipe construction on efficieny
HAMDİ SELÇUK ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LATİFE BERRİN ERBAY