Detailed chemical kinetic modeling of n-heptane flame
Detaylı kimyasal kinetik modelleme ile n-heptan yanmasının modellenmesi
- Tez No: 535492
- Danışmanlar: PROF. DR. FİKRET İNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 266
Özet
Benzinin karmaşık yanma özelliklerini anlamak için kullanılan iki ana referans yakıttan birisi n-heptandır. Ulaşım ve enerji üretimi sektörlerinde yüksek miktarda fosil yakıt kullanımı nedeniyle ortaya çıkan temel sorunlardan birisi eksik yanma sonucu açığa çıkan emisyonlardır. Bu çalışmanın temel amacı, yakıt açısından zengin koşullarda n-heptanın yanma özelliklerini anlayabilmektir. Bu sebeple tek boyutlu önceden karıştırılmış, laminar, yakıt bakımından zengin n-heptan alevi detaylı kimyasal kinetik modelleme (DKKM) tekniği kullanılarak modellenmiştir. DKKM tekniği sayesinde n-heptanın tutuşma özellikleri ve emisyonların oluşum özellikleri kapsamlı bir sekilde incelenebilmiştir. Literatürden çeşitli mekanizmaların birleştirilmesiyle detaylı bir kimyasal kinetik mekanizma oluşturulmuştur. Detaylı mekanizma 4185 reaksiyon ve 893 türden oluşmaktadır. Modelin doğrulanması, literatürden elde edilen önceden karıştırılmış laminar alevler ve jetle karıştırılan reaktörler gibi çeşitli deneysel verilerle yapılmıştır. Kinetik model oluşturulduktan sonra, n-heptan alevinin ayrıntılı araştırması, üretim hızı, reaksiyon duyarlılığı ve reaksiyon yolu analizleri kullanılarak yapılmıştır. Yakıt açısından zengin alevlerin özelliklerinden biri olan polisiklik aromatic hidrokarbon (PAH) oluşumunun kinetiği de araştırılmıştır. Üretim hızı analalizleri sonucu asetilen (C2H2), propargil radikali (C3H3) ve vinilasetilen (C4H4) ilk aromatik halkanın ve PAH oluşumunun ana öncüleri olarak bulunmuştur. Modellenen alevde oluşan birincil (major), ikincil (minor) ve eser türlerin çoğu geliştirilen mekanizma ile tahmin edilmiştir. Detaylı modelde mekanizma indirgeme tekniği kullanılarak oluşturulan iskelet bir mekanizma da geliştirilmiştir. İndirgenmiş mekanizma 1879 reaksiyon ve 359 türden oluşmaktadır. İndirgenmiş mekanizma, alevde oluşan bileşiklerin çoğunu daha az hesaplama gücü kullanarak tahmin edebilmeyi başarmıştır.
Özet (Çeviri)
To understand the complex combustion characteristics of gasoline, n-heptane is used as one of the two major reference fuels. The emissions resulted from incomplete combustion are one of the main issues caused from the usage of high amount of fossil fuels in transportation and energy generation sectors. The main purpose of this study is to model one-dimensional premixed, laminar, burner-stabilized fuel-rich n-heptane flame to understand its combustion characteristics in mainly fuel-rich conditions. Detailed chemical kinetic modeling technique was used to get high amount of information about the ignition characteristics of n-heptane and formation nature of emissions. A detailed chemical kinetic mechanism was generated by combining several mechanisms from the literature that related with possible products of fuel-rich n-heptane combustion. The detailed mechanism consists of 4185 reactions and 893 species. Validations of the model were done with various experimental data available in the literature such as premixed laminar flames and jet stirred reactors. After generating the kinetic model, detailed investigation of the n-heptane flame was done by using rate of production, reaction sensitivity and reaction pathway analyses. One of the attributes of fuel-rich flames, Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) formation kinetics were also investigated. Acetylene (C2H2), propargyl radical (C3H3), and vinylacetylene (C4H4) were found as the main precursors of the first aromatic ring and PAH formation as a result of pathway and rate of production analyses. The generated model was able to predict most of the major, minor and trace components that formed in the flame that modeled. A reduced model was also generated by using directed relation graph with error propagation (DRGEP) mechanism reduction technique on the detailed mechanism. The reduced mechanism consists of 1879 reactions and 359 species. The species mole fraction predictions of detailed and reduced mechanism were very close to each other. Most of the species formed in the flame were predicted by the reduced mechanism with less computational afford than detailed mechanism.
Benzer Tezler
- Effects of methanol on species concentrations in n-heptane flames
Metanolün n-heptan alevlerinde yanma ürünleri konsantrasyonları üzerine etkileri
ABDALWAHAB RASHED M ALAZREG
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET İNAL
- Chemical kinetic modelling of autoignition under conditions relevant to knock in spark ignition
Kıvılcım ateşlemeli motorlarda vuruntu şartlarında kendiliğinden tutuşmanın kimyasal kinetik modellemesi
HAKAN SERHAD SOYHAN
- Stokastik reaktör model yaklaşımı ile biyodizel pilot yakıtlı doğalgaz motoru simülasyonu
Biodiesel pilot fueled natural gas engine simulation using stochastic reactor model
ENES FATİH PEHLİVAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Gemi MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL ALTIN
- Toluen referans yakıtı kullanılan bir HCCI motorun CFD simülasyonunda kullanılmak üzere uygun kimyasal kinetik modelin tespiti
Determination of the proper kinetic model for a CFD simulation of HCCI combustion engine with toluene reference fuel
GÜLTEN GİZEM KÜÇÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERMAN ASLAN
DOÇ. DR. GÖKHAN COŞKUN
- Effects of dimethyl ether on n-butane oxidation
Dimetil eterin n-bütan oksidasyonuna etkileri
TUĞÇE BEKAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİKRET İNAL