Model bir gaz türbini yanma odasında kömür gazları yanma davranışının sayısal analizi
Numerical analysis of the combustion behaviour of coal gases in a gas turbine model combustor
- Tez No: 343751
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Bu tez çalışmasında model bir gaz türbini yanma odasında, kömürlerden farklı yöntemlerle elde edilen kömür gazlarının yanma ve emisyon karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Ayrıca, yanma odası için referans alınan ve işletmede olan gaz türbini için enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Gaz türbinlerinde genellikle doğalgaz kullanılmaktadır ve doğalgazın da büyük bir bölümü metandan oluşmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında model yanma odasında referans yakıt olarak öncelikle metan yanma modellemesi gerçekleştirilmiş ardından kömürlerin koklaştırılması ve gazlaştırılması ile elde edilen kok fırını gazı, şehir gazı I, şehir gazı II, su gazı ve jeneratör gazının yanma modellemeleri de aynı yanma şartları için gerçekleştirilmiştir. Metan ve kömür gazları 2 farklı ısıl güç için (40 kW ve 60 kW) ve farklı hava fazlalıkları için (?=1,1, ?=1,3 ve ?=1,5) modellenmiş, bu modellemeler için de iki farklı model (seyreltmesiz ve seyreltmeli) gaz türbini yanma odası kullanılmıştır. Yanma, önce 3-boyutlu, ardından 2-boyutlu ve eksenel simetrik olarak modellenmiştir. Yanma modellemesi için ANSYS Fluent sayısal akışkan dinamiği çözücü programı kullanılmıştır. Modellemede kullanılan türbülans modeli k-? türbülans modelidir. Yanma modellemesi için `?The PDF/Mixture Fraction?? yanma modelidir. Çalışmada kullanılan radyasyon modeli P-1? dır. Modelleme sonucunda elde edilen yanma ve emisyon karakteristikleri değerlendirildiğinde, metana en yakın sıcaklık seviyeleri, kok fırını gazı, şehir gazı I ve II yanmaları sonucunda ulaşılmıştır. Diğer iki kömür gazının yanma performansları metanın yanma performansının biraz uzağında kalmıştır. Emisyonlar incelendiğinde ise kok fırını gazı, şehir gazı I ve şehir gazı II yanma sonu NOX oluşumları metana göre çok yüksek seviyelerde tahmin edilmiş, ancak bu problem seyreltme havasının yanma odasına gönderilmesiyle aşılmış ve ?=1,5 yanma şartları için NOX seviyeleri metan yanmasında açığa çıkan NOX seviyelerinin altına inmiştir. CO ve CO2 değerlendirildiğinde ise, kömür gazlarının bünyesindeki CO gazı yanma odası boyunca tükenmiş ve yanma odası çıkışında CO gözlemlenmemiştir. Yanma odası çıkışında CO2 oluşumları ise genel olarak metan gazı seviyelerindedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, combustion and emission characteristics of coal gases are numerically investigated in a model gas turbine combustor. In addition, Energy and exergy analyses of the existing gas turbine were performed in this study. Gas turbines are generally operated using natural gas and the major component of natural gas is methane. Within the scope of this study, the pure methane as baseline fuel was firstly modelled. Then, coal gases, which are called coke oven gas, town gas I, town gas II, water gas and generator gas, were modelled under the same operating conditions. These operating conditions were two different heat powers (40 kW and 60 kW) and excess air ratios (?=1,1, ?=1,3 ve ?=1,5) and two type model combustors were performed for numerical simulations. The combustor was modelled firstly as 3-dimensional and then 2-dimensional and axisymmetrical. Modelling has been performed by using ANSYS Fluent CFD code. Mathematical models used in this study include the k-? model of turbulent flow, the PDF/Mixture Fraction model of non-premixed combustion (turbulent diffusion flame) and P-1 of radiation model. Predictions were evaluated in terms of combustion and emission characteristics. In comparision with methane, the best predicted temperature levels were for coke oven gas, town gas I and town gas II. The other fuels comprise lower heating value. For this reason, the predicted temperature levels were also lower. When emissions were evaluated for coke oven gas, town gas I and town gas II, the combustion characteristics were not satisfactorily good in that excessive NOX in accordance with methane was emitted. But, this problem was achieved supplying by dilution air to the combustor. After this process, the combustion performances of these coal gases were better than the combustion performance of methane in terms of NOX formation at ?=1,5 combustion conditions anymore. Moreover, CO and CO2 were evaluated for all gases. CO including in coal gases were burned throughout the combustor and it was not predicted at the combustor exit. CO2 formations for all coal gases generally was near the metane at the combustor exit.
Benzer Tezler
- Gaz türbinlerinde jet çarptırma etkisi ile kanatçık kılıfının soğutulma optimizasyonu
Optimization of shroud cooling by jet impingement on gas turbine
ALİCAN YAZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Yer altı kömür gazlaştırma prosesi: Denge modeli ve ekonomik analiz
Underground coal gasification process: Equilibrium model and economic analysis
TUBA BUDAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Model bir gaz türbini yanma odasında alternatif havacılık yakıtlarının yanma karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the combustion characteristics of alternative aviation fuels in a gas turbine model combustor
CİHAT MEŞE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Havacılık MühendisliğiErciyes ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLGE ALBAYRAK ÇEPER
- Ön-film oluşumlu hava ile parçalamalı atomizere sahip bir model gaz türbini yanma odasında yanmanın büyük burgaç benzeşimi yaklaşımı ile incelenmesi
Investigation of combustion in a model gas tubine burner fueled by pre-filming airblast atomizer using large eddy simulation
ENDER HEPKAYA
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİ YÜCEL
- Metan ve metan-hidrojen karışımı yakıtların kullanıldığı gaz türbinlerinde yanmanın ve azot oksit oluşumunun modellenmesi
Modelling of combustion and nitrogen oxide formation in gas turbines using methane and methane-hydrogen blend fuels
MURAT GÖKÇEK
Doktora
Türkçe
2008
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞÜKRÜ BEKDEMİR
YRD. DOÇ. DR. HASAN HÜSEYİN ERDEM