Dolaşımlı akışkan yatakta ısı transferi mekanizması ve bu mekanizmanın kuramsal ve deneysel analizi
Experimental and theoretical analysis of heat transfer mechanism in circulating fluidized bed
- Tez No: 212929
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ DURMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Energy, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 180
Özet
Standart dışı düşük kaliteli yakıtları tam yanma koşullarına uygun ve içsel SO2, NOx emisyonu tutma özellikleri nedeniyle doğrudan yakabilecek en uygun teknoloji, genelde akışkan yatak, özelde ise dolaşımlı akışkan yatak (DAY) yakma teknolojisidir. Burada yatak sıcaklığının 850-950 °C`de tutulmasına bağlı olarak uygun adsorbent ilavesi ile SO2'nin tutulması ve NOx oluşumunun azalması sonucu genelde ilgili baca gazı arıtma tesislerinin kurulmasına gerek kalmamaktadır. DAY'lı kazanlarda yatağın çok yoğun türbülanslı olması ve yanma odasını doldurması nedeni ile ısıtma yüzeylerine olan ısı transferi, diğer yakma sistemlerine kıyasla çok daha büyüktür. Bu durum yanma odasının ve ısıtma yüzeyi boyutlarını, dolayısıyla ilgili yatırım maliyetlerini düşürmektedir. Dolaşımlı akışkan yataklı sistemlerde, ısıtma yüzeyine olan ısı transferi, yatak çekirdek akım bölgesi ile yüzey arasında, ısıtma yüzeyinin yakın çevresinde bulunan partikül kümelerinin ve dağılmış fazın dinamik davranışının bileşkesel etkisi altında oluşur. Bu çalışmada akışkan yatak ile duvarda konumlanan ısıtma yüzeyi arasında ve yatak ekseninde konumlanan daldırma yüzeyi ile yatak arasındaki ısı transfer özellikleri, bu amaca yönelik tasarımlanmış ve geliştirilmiş bir test sisteminde deneysel olarak incelenmiştir. Çeşitli yatak malzemeleri ve test koşullarında ısı transfer özellikleri deneysel olarak belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar sadece test koşullarındaki ısı transfer ii davranışını ifade ettiğinden, ölçüm sonuçlarının genel olarak tüm sistemlere uygulanabilirliğini sağlayacak matematiksel korelasyonların türetilmesi yoluna gidilmiştir. Bu çalışmada, deney tasarım ve işletme verileri modelin tanımlanmasında kullanılan boyutsuz parametreler biçimine dönüştürülmüş, modeli tanımlayan ve tanımında baskın olan üssel fonksiyonlar, ölçüm değerlerinin kullanıldığı regrasyon analizleri ile belirlenerek, ?yenilenen küme modeli? ölçüm sonuçlarını minumum sapma ile ifade edebilecek biçime getirilmiştir. Bu yaklaşım ile elde edilen yeni korelasyonlar endüstriyel boyuttaki ısı transferi hesaplarında ve ısıtma yüzeylerinin boyutlandırılmasında kullanılabilir. Buna göre sistemdeki ölçme hataları da (±%10) dikkate alınırsa yenilenen küme modelinin literatürde verilen korelasyonları, gerçek ısı transferi davranışını düşük yoğunlukta (silis kumu, kum, alüminyum tozu) % 30, yüksek yoğunlukta (bakır, çelik tozu) % 43 ortalama sapma ile ifade ederken, bu çalışmada geliştirilen yeni korelasyonlar, gerçek ısı transferini düşük yoğunlukta % 19, yüksek yoğunlukta ise % 27 ortalama sapma ile tanımlamaktadır. Yeni model, gerçek ısı transferini literatürde verilene kıyasla düşük yoğunluklu yatakta % 11, yüksek yoğunluklu yatakta ise % 16 daha az sapma oranı ile tanımlayabilmektedir. Anahtar Kelimeler : Akışkan yatak, ısı transferi, deneysel ve kuramsal analiz, yenilenen küme modeli, benzeşim
Özet (Çeviri)
Fluidized bed and particularly circulating fluidized bed combustion technology is the appropriate technology to directly burn low quality lignite because of the mentioned combustion technologies ability to hold internally SO2 and NOx emissions. With this combustion technology and keeping the bed temperature between 850-950 ºC and also with the addition of absorbents emissions of SO2 and NOx are reduced. As a result, construction of expensive emission filtering systems can be avoided. In circulating fluidized beds highly turbulent bed fills the combustion chamber and this mechanism tremendously increases heat transfer. As a consequence of increased heat transfer from the sizing point of view overall dimensions of the combustion chamber heat transfer area and investment coast as well can be reduced. In circulating fluidized beds, heat transfer to the heating surfaces can be determined from the combination of several different dynamics interaction mechanisms including between bed core flow region and surface, particularly cluster near flow region of heating surface and dispersed phase. In this study, heat transfer characteristics between fluidized bed and heating surface on the wall and between bed and immerse surface perpendicular to bed axis have been experimentally investigated, on a setup designed for this purpose. Heat transfer characteristics have been determined for different bed materials and test conditions. To generalize the experimental results and to be able to use them for out of range values ii correlations have been obtained. In this study, experimental design and working parameters have been obtained in dimensionless form. Power law functions which govern the model have been obtained through regression analysis to correlate test results according to a ?cluster renewal model? with minimum deviation. Correlations can be used for heat transfer calculations (rating) and sizing problems for industrial scale applications. In the developed model uncertainties including measuring errors were around 10 %. In the literature, previous models were able to predict heat transfer with 30 % standard deviation for the low density case (silica sand, sand, aluminum) and 43 % percent standard deviation for high density case (copper, steal). With the ?cluster renewal model? developed from this study low density case heat transfer can be correlated with 19 % standard deviation and for high density case devotion is within 27 %. With this new model, in low density bed 11 % and in high density bed 16 % improvement in the prediction have been obtained compared to previous available model. Key Words : Fluidized bed, heat transfer, experimental and theoretical analysis, cluster renewal model, scale-up
Benzer Tezler
- Dolaşımlı akışkan yatakta düşük sıcaklıklarda orman ürünlerinden oluşan gaz ürünlerin deneysel incelenmesi
Experimental investgation of gasification products at low temperature from wood wastes in a circulating fluidized bed
BURCU BOYACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
EnerjiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN TOPAL
- Tunçbilek linyitinin dolaşımlı akışkan yatakta yanma ve emisyon davranışının incelenmesi
Investigation of combustion and emission behaviour of Tunçbilek lignite in a circulating fluidized bed
İBRAHİM ATILGAN
Doktora
Türkçe
1997
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DURMAZ
- Kömür ve biyokütle karışımlarının gazlaştırılması ve aspen HYSYS programı ile simulasyonu
Coal and biomass gasification and simulation of gasification systems using aspen HYSYS program
TANJU NAYIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERHAN BÖKE
- Pilot ölçekli dolaşımlı bir akışkan yatak yakma sisteminin tasarımı ve yanma çalışmaları
Design and operation studies of a pilot scale circulating fluidized bed system
GÖKSEL ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU
- Linyitlerin dolaşımlı akışkan yatakta hava, oksijence zengin hava ve oksiyanma ortamlarında yanma davranımlarının incelenmesi
Investigation of air, oxygen-enriched air and oxycombustion characteristics of lignites in circulating fluidized bed
BERRİN ENGİN
Doktora
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL