Modeling of multi-phase combustion processes
Çok fazlı yanma olaylarının modellenmesi
- Tez No: 116535
- Danışmanlar: PROF.DR. HÜSEYİN VURAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Yanma modellenmesi, çok fazlı yanma, gaz yanması, katı yanması, toz haline getirilmiş kömür yanması, türbülans modelleme, kömür buharlaşması, heterojen reaksiyon. VI, Combustion modeling, Multi-phase combustion, Gas phase combustion, Solid phase combustion, Pulverized coal combustion, Turbulence modeling, Radiative Heat transfer, Finite-difference, Coal devolatilization, Char combustion. IV
- Yıl: 2001
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 216
Özet
öz ÇOK FAZLI YANMA OLAYLARININ MODELLENMESI JUDEH, Ramzi (ŞAHİN, Remzi) Doktora, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Danışmanı: Prof. Dr. Hüseyin VURAL Haziran 2001, 216 sayfa Günümüzde faaliyette bulunan termik santralların büyük bir bölümü, elektrik üretmek için fosil kökenli yakıtların türbülanslı yanmasından faydalanmaktadır. Böyle bir yanma sistemim modellemek, içerdiği karmaşık olaylar türbülans, tanecik dağılımı, radyasyon ve kirletici madde oluşumu gibi, nedenlerle ilgi çekici bir araştırma konusudur. Bu tez, gaz ve/veye katı yakıta sahip yanma sistemini silindirik koordinatlarda, simüle eden, iki boyutlu, daimi rejim bir bilgisayar programının tanımlanmasından oluşmaktadır. Bu programda, sıvı yakıt ve kömür tanecikleri için Lagrange denklemleri, gaz fazı için ise Euler denklemleri kullanılmıştır. Moment, basınç ve entalpi için gaz fazı hareket denklemleri, bir dizi eliptik kısmi türevsel denklemlerle tanımlanır. Bu denklemler, sonlu fark denklemler sistemine aktarıldıktan sonra iterasyon tekniğiyle çözümlenirler. Türbülansın, standart doğrusal bir k-s modeli olarak düşünülür. Gaz fazı reaksiyonları, bölgesel anlık dengelerin var olduğu kabul edilerek modellenmektedir. Gazlardan, duvarlardan, ve parçacıklardan kaynaklanan radyasyon da uygun bir modelle incelenmektedir.Partikül fazı, parçacık gruplarının aldıkları ortalama yolu izleyen bir Lagranj sisteminde modellenmiştir. Kütle, moment ve enerji için yazılan Lagrange denklemleri, izlenen yol, kütle, hız ve sıcaklığı bulmak amacıyla hesaplanan herbir partikül için çözülür. Partiküller, gaz fazı ile kütle, moment, enerji değişerek ve yer değiştirerek birbirlerini etkilerler. Partikül denklemleri gaz fazı denklemleri ile aynı koordinat sistemine dönüştürüldükten sonra sonlu farklar yöntemi ile elde edilirler. İki basamaklı kömür buharlaşma şeması, hem difüzyon hem de kimyasal reaksiyona imkan veren bir heterojen reaksiyonla birlikte kullanılır Bu tezin sonuçlar bölümünde, ilk olarak, türbülanslı sınırlı soğuk jet akışlara karşılık gelen üç set deneysel veri yardımıyla matematiksel model oluşturuldu. îkinci olarak, bu model eksenel simetrik pilot ölçekli fırında iki durum için hesapların yapılmasında kullanıldı. Bu hesaplamalarda, akış alanının önemli özellikleri, hız alanı, sıcaklık alanı, ve gaz bileşenleri konsantrasyonu ile gösterildi. İki set karşılaştırma verisi yazılan programın doğrulanması için kullanıldı ve hesaplanan sonuçların mevcut deneysel veriye oldukça yalan olduğu görüldü. Sonuç olarak, program iki yakıtın eş zamanlı yanması durumunu simülasyon için kullanıldı: gaz yakıtları temsil eden doğal gaz ve katı yakıtları temsil eden toz haline getirilmiş kömür. İki yakıtın çeşitli bileşimlerinin yanma olayı üzerindeki etkileri araştırıldı.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT MODELING OF MULTI-PHASE COMBUSTION PROCESSES JUDEH, Ramzi ( ŞAHÎN, Remzi) Ph.D., Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Hüseyin VURAL June 2001, 216 pages Most of the power plants active today employ turbulent combustion of fossil fuels to generate electricity in large scales. The modeling of such combustion systems is a challenging field of research since it involves complex phenomena such as turbulent particle dispersion, participating radiation and pollutants formation. The work of this thesis involves description of a steady-state computer model of swirling fired-type furnaces in which pulverized coal particles and natural gas stream are fed from two concentric ports (either together or separately) in cylindrical axisymmetric coordinate system. The gas phase is modeled in terms of Eulerian continuum conservation equations of mass, momentum, energy and species concentrations, for Favre-averaged quantities. The highly-coupled, non-linear set of elliptical partial differential equations that describe the system are solved by an iterative line-by-line technique after transferring it to a system of finite difference equations. Turbulence is considered by the standard linear k-e model. Gas-phase reactions are modeled assuming local instantaneous equilibrium and gaseous combustion is modeled with a probability 111density function of the mixture fraction. Radiation from gases, walls, particles, is handled by the discrete ordinates model, derived from flux considerations. The particle phase is modeled in a Lagrangian framework based on the“Particle- Source-In-Cell”(PSIC) technique, such that each“computational particle”contains many identical particles possessing the same size, velocity, temperature, etc. The Lagrangian ordinary differential equations of mass, momentum, and energy are solved for each computational particle to provide its trajectory, mass, velocity and temperature. Particles interact with the gas phase by exchanging mass, momentum and energy with it and displacing it. The particle equations are discretized by finite difference scheme after they have been cast in the same coordinate frame as the gas phase equations. Two-step coal devolatilization scheme is used along with a heterogeneous reaction scheme that allows for both diffusion and chemical reaction. In the result chapter of present thesis, firstly, the mathematical model is assessed against three sets of experimental data corresponding to turbulent confined jets cold flows. Secondly, the model is employed to perform calculations for an axisymmetric pilot-scale combustor for two cases: one natural gas-fired and one pulverized coal- fired. In these calculations the significant features of the flow field are illustrated with the velocity field, temperature field and gaseous species concentrations. Two sets of validation data are used for comparison and the computed results agree fairly well with the available experimental data. Finally, the code is used to simulate the case of simultaneous combustion of two fuels: Natural gas representing the gaseous fuels and pulverized coal representing the solid phase fuels. The effects of various combinations of the two fuels on the combustion process are investigated.
Benzer Tezler
- Makine öğrenmesi ve derin öğrenme yöntemleri ile dizel motor turbo kompresör sisteminin modellenmesi
Modeling of diesel engine turbo compressor system with machine learning and deep learning methods
YUSUF CAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Multidimensional modeling of homogeneous charge compression ignition engines
Homojen karışımlı sıkıştırmalı ateşlemeli motorların çok-boyutlu modellenmesi
ALPER KUTLUATA
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM SORUŞBAY
- Parallel direct numerical simulation of 3D interface-resolved droplet evaporation
Arayüzü çözümlenir olan üç boyutlu damlacık buharlaşmasının paralel doğrudan sayısal simülasyonu
ABAY KOZHABERGENOV
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. METİN MURADOĞLU
- Gemi makine dairesi bakım işlemlerinin verimlilik analizi
Efficiency analysis of maintenance of ship machinery systems
ÇAĞLAR KARATUĞ
Doktora
Türkçe
2023
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASİN ARSLANOĞLU
- Zorlanmış salınımlı dikey akışta gözenekli ortamın ısı geçişine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigations on the effect of porous media on heat transfer from vertical forced oscillated fluid flow
ESRA KEŞAF
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. ERSİN SAYAR