Geri Dön

Thermodynamic analysis of plasma-assisted reforming of methane

Plazma destekli metan dönüşümünün termodinamik analizi

  1. Tez No: 620394
  2. Yazar: KEMAL MAŞERA
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ONUR TAYLAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Çevre Mühendisliği, Energy, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: ODTÜ Kuzey Kıbrıs Kampüsü-Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 85

Özet

Geleneksel teknikler, sentetik gaz üretmek için fosil yakıtların yanması sonucu ortaya çıkan egzoz gazını veya biyokütle gibi hammaddeleri kullanırlar. Bunu yapabilmek için yüksek sıcaklıklara gerek vardır. Kullanılacak olan hammaddenin yaklaşık %30'luk bir kısmı gerekli olan sıcaklığa ulaşmak için harcanır. Bu tekniklerin diğer bir dezavantajı ise katran oluşumudur. Oluşan bu katran sistemde kullanılan ekipmanları tıkayarak ciddi zararlara yol açabilir. Bunun tam aksine, plazma işlemleri, güneş ve elektrik benzeri enerjilerin kimyasal enerjiye dönüşümlerinde daha verimlidirler. Bu dönüşüm hammaddenin kimyasal bağlarının kırılması şeklinde düşünülebilir. Hammaddeyi ısıtmak gerekmediği için, plazma tekniklerini kullanarak metan içeren herhangi bir gazdan (doğal gaz, biyogaz, vb.) düşük sıcaklıklarda sentetik gaz elde edilebilir. Buna ek olarak, üretilen sentetik gaz zehirli atıklar içermez ve CO2, NOx, SOx, gibi kirletici gazların salınımı azaltılır. Bu araştırma sistem seviyesinde metan dönüşümünü termodinamik açıdan modellemeyi amaçlamaktadır. Bu analizin üç ana önemli adımı vardır. Bunlardan ilki geleneksel ve plazma teknikleri için farklı sistem ve işlemlerini metan dönüşümü için karşılaştırmaktır. İkinci adım ise, verim ve üretim oranı açısından teorik limitleri bulmak, bunun yanında araştırılan her bir sistemin teorik olarak ne kadar geliştirilebileceğini ortaya çıkarmaktır. Son adım ise, maksimum verimliliği ve üretimi sağlayan, bunun yanında reaksiyon oranının, denge sabitinin üzerinde olan sistemi bulmaktır. Özetleyecek olursak, bu araştırmanın ortaya koyduğu temel katkı, metan ayrıştırması için plazma yöntemlerini kendi içlerinde ve diğer geleneksel yöntemlerle termodinamik açıdan karşılaştırmaktır. Çalışmanın sonucu olarak, plazma teknolojileri geleneksel yöntemlere göre daha yüksek enerji verimine sahiptirler. Kendi içlerinde, termal plazmaların daha yüksek enerji verimleri olmasına rağmen, termal olmayan plazmalar daha yüksek spesifik enerji değerleri gösterirler. Ek olarak, termal olmayan plazmalar denge sabiti analizinde daha iyi performans göstermektedirler. Bu analiz, termal olmayan plazmaların mol sayıları açısından yüksek ürünler-girenler oranı sağladığını gösterir.

Özet (Çeviri)

Conventional techniques of syngas production use the exhaust gas of combustion of fossil fuels or feedstock like biomass itself. High temperatures are required for this process. To achieve necessary high temperatures, about 30% of feedstock is used initially. Another disadvantage of these conventional techniques is the tar formation which can damage the system by blocking the equipment. On the other hand, plasma processes are more efficient techniques to convert energy like solar, electrical, etc. into chemical energy by breaking the bonds of feedstock. Since the plasma processes do not need to increase the temperature of the feedstock, syngas can be produced from any gas (natural gas, biogas, etc.) that contains methane. In addition, produced syngas is free of toxic waste and reduced amount of pollutant gases such as CO2, NOx, SOx, etc. This study focuses on the system-level, thermodynamic modeling of the plasma-assisted reforming of methane. This analysis has three main important steps. First step is the comparison of conventional and plasma technologies for methane reforming. Second step is finding the theoretical limits in terms of efficiencies and production rates, as well as, figuring out the theoretical improvement capabilities of each individual system. The last step is suggesting the best system, among the studied ones, which has the maximum efficiency and productivity, besides obtaining the reaction quotient higher than the equilibrium constant. The main contribution of this study is comparison of plasma processes among themselves and with other conventional techniques through thermodynamic modeling. As results of the study suggest, plasma technologies have better energy efficiencies than conventional methods. Among themselves, although thermal plasma technologies have higher energy efficiency values, non-thermal plasma technologies exhibit greater specific energy values. In addition, non-thermal plasmas show better performance in the equilibrium constant analysis which represents they provides good ratio of products to reactants in terms of their mole fractions.

Benzer Tezler

  1. Plazmada nitrürlenmiş Ti-6Al-4V alaşımının difüzyon kinetiği ve aşınma davranışının incelenmesi

    Investigation of diffusion kinetics and wear behaviour of plasma nitrided Ti-6Al-4V alloy

    ŞÜKRÜ TAKTAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Metalurji MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HATEM AKBULUT

  2. Understanding Rho GTPase interactions with scaffolding proteins and Ras protein shuttling mechanisms

    Rho GTPazlarin iskele proteinlerle etkileşimlerinin ve Ras proteinlerinin nakil mekanizmasinin anlaşilmasi

    EMİNE SILA ÖZDEMİR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    BiyokimyaKoç Üniversitesi

    Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEHRA ÖZLEM KESKİN ÖZKAYA

    PROF. DR. ATTİLA GÜRSOY

  3. An experimental investigation on design and performance of plasma gasification systems

    Plazma gazlaştırma sistemlerinin tasarım ve performansı üzerine deneysel araştırma

    AYTAÇ ŞANLISOY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Makine MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELDA ÇARPINLIOĞLU

  4. Towards the design of ultrasound contrast agents: Investigation of monolayer microstructure

    Ultrason kontrast ajanlarının tasarımına doğru: Monotabakanın mikroyapısının incelenmesi

    SALİHA ZEYNEB AKINCI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Biyoteknolojiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERDAR ÖZÇELİK

    YRD. DOÇ. DR. SEVGİ KILIÇ ÖZDEMİR

  5. Lazer ile havada oluşturulan plazma içindeki bileşenlerin hızlarının belirlenmesi

    Velocity determination of each components in laser induced air plasma

    DEMET ÇALIŞKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Fizik ve Fizik MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA KURT