Experimental investigation of combustion performance and lean blowout limits of a combustion-air-heater
Bir yanmalı hava ısıtıcısının yanma performansının ve fakir sönme limitlerinin deneysel olarak araştırılması
- Tez No: 611211
- Danışmanlar: PROF. DR. NURDİL ESKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Chemical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı-Akışkan Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Yüksek hızlı hava solumalı itki sistemlerinin yer testlerinde, atmosferik uçuş sıcaklık koşulunun sağlanması gereklidir. Bu koşulun sağlanması için önceden depolanmış basınçlı havanın ısıtılması gerekir. Havanın yakıt yakılarak ısıtılması, düşük maliyetli ve basit bir yöntemdir. Yakıt, önceden belirlenmiş bir denklik katsayısında bir yanma odasında yakılır. Daha sonra, yanma sırasında harcanan oksijen miktarı telafi edilerek test lülesinden genişler. Yanma sonu gazına oksijen ilavesi yapılmasının nedeni, yanma prosesi sırasında harcanan oksijen miktarını karşılayarak havadaki gerçek yüzdesine tekrar ulaştırmaktır. Bu tez çalışmasının birincil amacı, yanmalı hava ısıtıcısının yanma performans testlerini gerçekleştirmek ve yer testleri için gereken atmosferik uçuş sıcaklık koşulunu sağlayıp sağlayamadığını kanıtlamaktır. Bu tez çalışmasının ikincil amacı ise yanmalı hava ısıtıcısının fakir sönme limitlerinin deneysel olarak belirlenmesidir. Deneysel çalışmanın öncelikli olarak yoğunlaştığı konu; yanma havasının oksijence zenginleştirilme miktarının, yanma odasına doğrudan saf oksijen beslenmesinin ve ortalama eksenel girdap üreteci hızının fakir sönme limitlerine etkileridir. Bu çalışma boyunca, yakıt/oksitleyici denklik katsayısı fakir sönme limitleri için kriter olarak kullanılmıştır. Bu çalışma kapsamında gerçekleştirilen testler, kullanılan yanmalı hava ısıtıcısının yüksek hızlı hava solumalı itki sistemlerinin yer testleri için gereken atmosferik uçuş sıcaklık koşulunu sağladığını göstermektedir. Testler sırasında, oksitleyici (yanma havası) içindeki oksijen miktarı arttıkça alevin daha stabil hale geldiği gözlemlenmiştir. Buna ek olarak yanma odasına saf oksijen beslenmesinin, alevin sabitlenmesinde olumlu rol oynadığı görülmüştür. Test sonuçları ayrıca, yanma havasındaki oksijen miktarının artması ile yanma veriminin de arttığını göstermektedir. Yanmalı hava ısıtıcısı karakterizasyon testleri, yanma havasının oksijence zenginleştirilme miktarı arttıkça fakir sönme limitlerinin iyileştiğini, dolayısıyla yanmalı hava ısıtıcısı çalışma zarfının genişlediğini göstermektedir. Karakterizasyon testleri ayrıca, ortalama eksenel girdap üreteci hızının artması ile yanmalı hava ısıtıcısı çalışma zarfının daraldığını göstermektedir. Karakterizasyon testleri sonucunda, yanma odasına doğrudan saf oksijen beslenmesinin fakir sönme limitlerini oldukça iyileştirdiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In high speed air-breathing propulsion system ground tests, atmospheric flight temperature condition must be satisfied. To satisfy this condition, stored air must be heated. Vitiating the air by burning fuel is a low-cost and simple technic. Fuel is burned in a burner with a predetermined equivalence ratio, then the vitiated air with oxygen makeup expands through a facility nozzle. The reason for oxygen adding to the vitiated air is to replenish the oxygen amount in the air, which is consumed in combustion process. The primary aim of present study is to carry out performance tests of a combustion-air-heater (CAH) and prove its ability to meet atmospheric flight temperature condition. The secondary aim of present study is to characterize the CAH by experimentally investigating its lean blowout limits. The present work focuses on the effects of oxygen enrichment of combustion air, existence of oxygen lancing and axial mean swirler velocity on lean blowout limits, respectively. Throughout present work, fuel/oxidizer equivalence ratio has been determined as lean blowout limit criterion. Experimental results show that the CAH used within present study is capable of providing the atmospheric flight temperature conditions for high-speed air-breathing propulsion system ground tests. It is observed that the flame becomes more stable by increasing oxygen amount in the oxidizer. It is also observed that lancing pure oxygen directly into the burner helps the flame to stabilize better. Results also show that, combustion efficiency increases as the percentage of oxygen-enrichment in air increases. Burner characterization experiments show that lean blowout limits are improved (operating region broadens) while oxygen enrichment percentage is increasing. It is also observed that as axial mean swirler velocity increases, the operating envelope of the burner gets narrowed. Experimental results also show that oxygen lancing strongly improves lean blowout limits.
Benzer Tezler
- Direkt enjeksiyonlu benzinli motorda hidrojen yardımlı alev jeti ile ateşleme sisteminin silindir içi yanma, motor performansı ve egzoz emisyonlarına etkisinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of the effect of hydrogen-assisted flame jet ignition system's in-cylinder combustion, engine performance and exhaust emissions in a direct injection gasoline engine
ÜMİT TOPALCI
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HABİB GÜRBÜZ
- Kısmi homojen dolgulu direkt enjeksiyonlu bir dizel motorunun deneysel ve numerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of a partially homogeneous charge di diesel engine
ADEM TÜYLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KOLİP
- Combustion characteristics of ammonia as a promising alternative fuel
Amonyak'ın alternatif bir yakıt olarak yanma karakteristikleri
HADI NOZARI
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ARİF KARABEYOĞLU
- Havayla çalışan bir roket motoruyla taşıt tahriğinin incelenmesi
The Investigation of an air breathing rocket engine powered vehicle
MEHMET MERT ARICAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiOtomotiv Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. ERTUĞRUL ARSLAN
- Buji ateşlemeli motorlarda çevrim atlatma yönteminin kısmi yüklerde incelenmesi
Skip cycle method investigation at part load conditions of spark ignition engines
BARIŞ DOĞRU
Doktora
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OSMAN AKIN KUTLAR