Modeling of radiative heat transfer in strongly forward scattering media of bubbling fluidized bed combustor with and without recycle
Kuvvetli ileri saçınımlı ortam içeren geri çevrimli ve çevrimsiz kabarcıklı akışkan yataklı yakıcıda ışınım ısı aktarımının modellenmesi
- Tez No: 475079
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÖRKEM KÜLAH, PROF. DR. NEVİN SELÇUK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Geometrik optik yaklaşımının ve saçılım faz fonksiyonu basitleştirmelerinin linyit kömürü yakan 0.3 MWt ODTÜ atmosferik kabarcıklı akışkan yataklı yakıcının serbest bölgesinde öngörme doğruluğu ve hesaplama verimliliği açısından test edilmesi için, geometrik optik yaklaşımı ve saçılım faz fonksiyonu basitleştirmeleri ışınım ısı aktarımını modellemek için uygulanmış ve ürettikleri öngörüler ölçümlerle ve kıyaslama çözümlerle karşılaştırılmıştır. Bu modelde, serbest bölge, üç boyutlu, dikdörtgen şeklinde, gri ve siyah yüzeylerle çevrelenmiş; gri, soğuran, yayan gaz ve gri, soğuran, yayan ve izotropik /izotropik olmayan saçılım yapan ya da saçılım yapmayan parçacıklar olarak muamele edilmiştir. Belirli yönler yönteminin çizgiler metoduyla çözümünün gazlar için gri gaz ve uçan kül parçacıkları için Mie teori ve geometrik optik yaklaşımı ile birleşimine dayanan kartezyen koordinatlarındaki üç boyutlu ışınım modeli, normalize edilmiş Henyey Greenstein faz fonksiyonu kullanılarak izotropik olmayan saçılım ile birleştirilerek genişletilmiştir. Modelleme ve model verilerini doğrulama için gerekli girdi verileri, geri çevrimli ve çevrimsiz olarak çalışan ODTÜ 0.3 MWt atmosferik kabarcıklı akışkan yataklı yakıcıdan daha önce alınmış deneysel verilerden sağlanmıştır. Geometrik optik yaklaşımının öngörme doğruluğunun değerlendirmesi, geometrik optik yaklaşımının uygulanabilirlik limitinin parçacıkların yüzey ortalama çapına ya da toplam ağırlık dağılımına dayanmaktansa, parçacıkların toplam kesit alanı dağılımına dayanması gerektiğini göstermiştir. Geometrik optik yaklaşımının artan optik kalınlıkla birlikte hesaplama verimliliğini arttırdığı bulunmuştur. Saçılım faz fonksiyonu basitleştirmelerinin öngörme doğruluğu ve hesaplama verimliliği açısından test edilmesi için, saçılım faz fonksiyonu basitleştirmelerinin ürettikleri öngörüler Henyey Greenstein faz fonksiyonu kullanılarak ileri saçılım yapan öngörüleriyle karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar, faz fonksiyonu basitleştirmelerinin serbest bölge duvarlarına gelen ısı akısına etkisinin önemli ölçüde olmadığını ama kaynak teriminin faz fonksiyonu basitleştirmelerine hassas olduğunu ve bu hassasiyetin artan optik kalınlıkla birlikte arttığını göstermiştir. Saçılım faz fonksiyonu basitleştirmelerinin sadece yüksek parçacık yüklü yanma sistemlerinde hesaplama verimliliğini arttırdığı gözlenmiştir ancak bu sistemlerde parçacık saçılımının doğru temsil edilmesi, ileri saçılım, önemlidir.
Özet (Çeviri)
Predictive accuracy and CPU efficiency of geometric optics approximation (GOA) and scattering phase function simplifications in the freeboard of lignite-fired METU 0.3 MWt ABFBC Test Rig were tested by applying them to the modeling of radiative heat transfer and comparing their predictions against measurements and benchmark solutions. The freeboard was treated as 3-D rectangular enclosure containing grey, absorbing, emitting gas with grey, absorbing, emitting, non/isotropically/anisotropically scattering particles surrounded by diffuse grey/black walls. A three-dimensional radiation model based on Method of Lines (MOL) solution of Discrete Ordinates Method (DOM) coupled with Grey Gas (GG) for gases and Mie theory / GOA for fly ash particles in rectangular coordinates was extended for incorporation of anisotropic scattering by using normalized Henyey-Greenstein (HG) for the phase function. The input data required for the model and its validation were provided from the experimental data, which was previously taken from METU 0.3 MWt ABFBC Test Rig operating with and without recycle of fine particles. Assessment of GOA in terms of predictive accuracy reveals that applicability limit of GOA should be based on cumulative cross sectional area distribution rather than surface mean diameter or cumulative weight distribution of particles. From the viewpoints of computational economy, GOA was found to improve CPU efficiency of the solution with increasing optical thickness. Predictive accuracy and computational efficiency of scattering phase function simplifications were tested by comparing their predictions with those of forward scattering with HG. Comparisons reveal that phase function simplifications have insignificant effect on incident heat fluxes whereas source terms were found to be sensitive to phase function simplifications and the sensitivity increases with increasing optical thickness. Improvement in CPU efficiency of phase function simplifications is observed in only combusting systems involving high particle loads; however, in those systems, accurate representation of particle scattering that is forward scattering is vital.
Benzer Tezler
- Nongray gas and nongray particle effects in modeling fluidized bed combustors
Gri-olmayan gaz ve gri-olmayan parçacık etkilerinin akışkan yataklı yakıcılarda modellenmesi
CİHAN ATEŞ
Doktora
İngilizce
2018
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖRKEM KÜLAH
PROF. DR. NEVİN SELÇUK
- Investigations into the evolution of heated liquid films
Isıtılan sıvı filmlerin evrimine ilişkin araştırmalar
OMAIR A. A. MOHAMED
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. LUCA BİANCOFİORE
- Thermal underhood analysis of a heavy commercial vehicle using open source CFD package openFOAM
Başlık çevirisi yok
ÇAĞATAY EMRE AYHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALTUĞ MELİK BAŞOL
- Modeling and simulation of photobioreactors for biological hydrogen production
Biyolojik hidrojen üretimi için fotobiyoreaktör modeleme ve sımulasyon
DOMINIC DEO ANDROGA
Doktora
İngilizce
2014
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNCİ EROĞLU
YRD. DOÇ. DR. BAŞAR UYAR
- Modeling of radiative heat transfer in freeboard of a 0.3 Mw AFBC test rig using zone method of analysis
Bölgeler yöntemi analizi kullanılarak 0.3 Mw'lık bir akayy'nin serbest bölgesinde ışınım ısı aktarımının modellenmesi
AYKAN BATU
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN SELÇUK