Akışkan yataklı gazlaştırma işleminin hesaplamalı olarak modellenmesi ve araştırılması
Computational modeling and investigation of fluidized bed gasification process
- Tez No: 678836
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERHAN PULAT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Enerji, Makine Mühendisliği, Science and Technology, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 178
Özet
Gazlaştırma işlemi ile karbon bazlı katı maddelerden enerji üretimi gittikçe artan bir araştırma konusu haline gelmiştir. Katı malzemelerden gaz üretimi fiziksel ve kimyasal olayların bir araya geldiği çok karmaşık bir olgudur. Ayrıca, gazlaştırma işlemi çok miktarda parametre içerdiği için deneysel bir çalışma ile her parametrenin ölçümlerini yapmak oldukça zordur. Bu nedenle üretilen sentetik gazının verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve yeni bir gazlaştırıcı tasarlamak ve proses parametrelerini optimize etmek için gelişmiş bir modelleme yaklaşımına ihtiyaç bulunmaktadır. Öncelikle tez çalışmasından gazlşatırma hidrodinamiği incelenmiştir. Daha sora, iki boyutlu (2-D) bir gazlaştırma sistemi ANSYS-FLUENT ticari kodu kullanılarak simüle edilmiştir. İşlemin piroliz ve sabit karbon yanma kimyasal reaksiyonlarının kimyasal kinetiklerini UDF kullanılarak modellenmiştir. Diğer bir adımda bu karmaşık problemi çözmek, araştırmak ve optimize etmek için üç boyutlu (3-D) basit, doğru, ve kapsamlı bir CFD modeli geliştirilmiştir. Sonraki aşamalarda, LES türbülans modeli, DDPM modelleri ve yeni alt modellerin gelişimi ile gazlaştırma problemine yeni bir çözüm modeli sunulmuştur. Geliştirilen bu modelleme çalışmaları için ağdan bağımsızlık çalışması ve model doğrulaması yapıldıktan sonra sistemin verimliliği hesaplanmıştır. RANS tabanlı türbülans modellerinden Standart k-ɛ modeli en uygun yaklaşım olarak şeçilmiştir. Gazlaştırıcı tasarım parametreleri RSM kullanılarak optimize edilmiştir. LES türbülans modellerinden WALE modelinin incelenenler arasında en uygun model olduğu kabul edilmiştir. DDPM modelinin sonuçlarının da oldukça tutarlı olduğu görülmüştür. Gazlaştırıcı nın yatay ile 45o açı yapması durumunda çıkan ürün gazı bilişenlerinin daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Katı parçacık gözenekliliğinin ise verimi azalttığı yönünde sonuca ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Energy production from carbon-based solid materials by gasification has become an essential research subject. Gas production from solid materials is a very complex phenomenon where physical and chemical events come together. Besides, since the gasification process involves many parameters, it is challenging to measure each parameter with an experimental study. Therefore, an advanced modeling approach is needed to maximize the produced synthetic gas's efficiency, design a new gasifier, and optimize process parameters. Firstly, the hydrodynamics of gasification has been studied. Next, a two-dimensional (2-D) gasification system was simulated using the commercial code ANSYS-FLUENT. The chemical kinetics of the devolatilization and char combustion chemical reactions of the process was modeled using the UDF. In another step, a simple, accurate, and comprehensive three-dimensional (3-D) CFD model has been developed to solve, research, and optimize this complex problem. In the following stages, the development of the LES turbulence model, DDPM models, and a new solution model to the gasification problem is presented. After the mesh independence study and model validation, the system's efficiency was calculated. The standard k-ɛ model among the RANS-based turbulence models was chosen as the most appropriate approach. Gasifier design parameters have been optimized using the RSM. The WALE model has been accepted as the most suitable model among those LES models examined. DDPM model's results are also quite consistent. When the gasifier makes an angle of 45o with the horizontal, the product gas components are increased. Solid particle porosity decreases the efficiency.
Benzer Tezler
- Experimental and theoretical investigation of fluidized bed gasification with cold and hot systems
Akışkan yataklı gazlaştırma işleminin soğuk ve sıcak sistemler ile deneysel ve teorik olarak incelenmesi
SERHAT GÜL
Doktora
İngilizce
2017
EnerjiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP SİBEL ÖZDOĞAN
DOÇ. DR. EMRE ALPMAN
- CFD analysis of biomass steam gasification in fluidized bed gasifier
Akışkan yataklı gaz dömüştürücüde buharlı biyokütle gazlaştırma prosesinin HAD analizi
HUSAM ABDULKAREM ABDULRAZZAQ AL-QADASI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKTÜRK MEMDUH ÖZKAN
- Biyokömür üretimi ve dolaşımlı akışkan yataklı bir yakma sisteminde linyit ve biyokömürün oksijence zengin ortamda birlikte yakılmasının incelenmesi
Investigation of biocoal production and combustion of coal-biocoal mixtures in circulating fluidised bed under oxygen enri̇ched environment
BABAK KEIVANI
- Numerical analysis and experimental validation of fluidized bed gasification systems with low-rank coal fuels
Isıl değeri düşük kömür kullanılan akışkan yataklı gazlaştırma sistemlerinin sayısal analizi ve deneysel yöntemlerle incelenmesi
YALÇIN YÜKSELENTÜRK
Doktora
İngilizce
2022
EnerjiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ YILMAZ
- Kömür ve biyokütle karışımlarının gazlaştırılması ve aspen HYSYS programı ile simulasyonu
Coal and biomass gasification and simulation of gasification systems using aspen HYSYS program
TANJU NAYIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERHAN BÖKE