Numerical investigation of circulating fluidized bed riser hydrodynamics for concentrating solar thermal receiver applications
Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi alıcısı uygulamaları için sirkülasyonlu akışkan yatağın hidrodinamiğinin sayısal incelenmesi
- Tez No: 416427
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İLKER TARI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Chemical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi sistemlerinin ısıl depolama kapasitelerinin artırılması, Güneş kaynaklarının değişkenliğini karşılama açısından önem arz etmektedir. Isıl depolama amacıyla farklı ısı transferi akışkanları veya ısı depolama malzemeleri incelenmektedir. Katı tanecikler, yüksek ısı kapasitesine sahip olmaları, ucuz, çevreye zararsız ve yüksek sıcaklarda mekanik ve kimyasal olarak dayanıklı olmaları nedeniyle hem ısı transferi akışkanı hem de ısı depolama malzemesi olarak düşünülmektedir. Bu tezde, sirkülasyonlu akışkan yataklı bir güneş alıcısının hidrodinamiği Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) metodu ile incelenmiştir. Katı fazının da akışkan fazı gibi düşünüldüğü iki akışkan metodunu kullanan iki boyutlu aksisimetrik bir model açık kaynak kodlu MFIX yazılımında oluştrulmuştur. Güneş alıcısı 550μm çapındaki kum tanecikleri için çalıştırılmıştır. Model parametreleri, deneysel bir kabarcıklı akışkan yatak çalışmasının modellenmesi ile incelenmiştir. Sayısal ağ bağımsızlığı, sürükleme modelleri, taneciklerin duvar ile olan çarpışma ve sürtünme karakteristikleri ve türbülans etkileri bu model ile incelenmiştir. Daha sonra, güneş alıcısında kullanılacak model deneysel bir sirkülasyonlu akışkan yatak çalışmasının modellemesi ile belirlenmiştir. Tanecik-duvar etkileşim modelinin yansıtıcılık ve tanecik-duvar geri sıçrama katsayılarının ayarlanması ile deneysel doğrulama sağlanmıştır. Deneysel doğrulama sonucunda elde edilen model güneş alıcısı tasarımı için kullanılmıştır. Katı fazı akısının radyal dağılımı, boşluk yüzdeleri, katı ve gaz hızları ve basınç kaybı gibi hidrodinamik parametreler sunulmuş ve tartışılmıştır. Güneş alıcısı için elde edilen sonuçlar deneysel doğrulama modelinin sonuçları ile paralel, literatür ile uyum halindedir.
Özet (Çeviri)
Various heat transfer fluids and thermal storage materials are considered for concentrating solar power systems to improve the storage capability of the system which compensates the fluctuating behavior of the solar resources. Solid particles can be a good alternative since they have high sensible heat capacity. In addition, they are cheap, environmentally benign and chemically and mechanically stable at high temperatures. In this thesis, hydrodynamics of circulating fluidized bed solar receiver was numerically investigated. 2D axisymmetric Eulerian-Eulerian (Two-Fluid Method) Computational Fluid Dynamics (CFD) model was constructed in open source software MFIX. Sand particles having diameter of 550μm was used in receiver. Model options and parameters were examined by modeling an experimental bubbling fluidized bed study. Grid independence, various drag models, effect of frictional and collisional behavior between wall and particles and effect of turbulence were examined in that model. Afterwards, experimental validation of final model was performed by modeling an experimental circulating fluidized bed riser study. Wall boundary condition parameters, which are specularity coefficient and particle-wall restitution coefficient were adjusted to fit the mass flux results with experimental data and final validated model was applied to final riser receiver design. Hydrodynamic parameters like solid mass flux distributions, void fractions, solid and gas velocities and pressure drop along riser were presented and discussed. Results were similar to the results in experimental validation study and reasonable in the light of information available in the literature.
Benzer Tezler
- Biyokütle yakıtlı dolaşımlı tip bir akışkan yataklı buhar kazanında çok fazlı akışın ve yanmanın sayısal incelenmesi
Numerical investigation of multiphase flow and combustion in a biomass fuelled circulating fluidized bed steam boiler
AHMET KEÇECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TOPAL
- Akışkan yatak içerisindeki gaz-katı iki fazlı akışın hidrodinamiğinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of gas-solid two phase flow hydrodynamics in a fluidized bed
ÖZGÜR BAYSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENOL BAŞKAYA
- Investigation of combustion of lignite and torrefied biomass in athermogravimetric analyzer (TGA) and in a circulating fluidized bed (CFB)under oxy-fuel combustion conditions
Linyit ve torifiye edilmiş biyokütlenin oksi-yanma koşularındayakılmasının termogravimetrik analiz cihazında ve dolaşımlı akışkanyatak yakma sisteminde incelenmesi
RAMIN BARZEGAR
Doktora
İngilizce
2019
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YOZGATLIGİL
PROF. DR. AYSEL ATİMTAY
- Boru içi akışta mili boyutlu taneciklerin ısı taşınımına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of the mili sized particles to the heat convection in internal pipe flow
İSMAİL BURAK KOPARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL YALÇIN URALCAN
- Parabolik oluklu güneş kolektörü içeren doğal dolaşımlı güneş enerji sisteminin deneysel ve sayısal incelemesi
Experimental and numerical investigation of natural circulating solar energy system including a parabolic trough solar collector
BURHAN BAYHAN