CFD simulations of oxy-fuel combustion
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 731896
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH ÖZEN ÜNVERDİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 64
Özet
Bu çalışmada oksi-yakıt alevleri Reynolds-Ortalamalı Navier-Stokes Denklemleri ile incelenmiştir. Ön karışımsız oksi-yakıt alev simülasyonları eş eksenli silindirik enjektör konfigürasyonunda gerçekleştirilmiştir. Hacimsel olarak %25 metan (CH4) %75 yakıcıdan oluşan yakıt karışımı reaktöre beslenmiştir. Yakıcı olarak %25, %30, %35 O2 hacim oranlarına sahip O2+CO2 karışımları göz önüne alınmıştır. %77 yakıt/yakıcı oranında metan (CH4) + yakıcı (O2+CO2) karışımı olan pilot akım merkezi yakıt menfezini çevreleyen aralıktan reaktöre beslenmiştir. Ayrıca, yakıt ve pilot akımlarını çevreleyen bir yakıcı akımı eş-akış olarak reaktöre beslenmiştir. Ek olarak, reaksiyona giren karışımların sıcaklığının alev karakteristikleri üzerindeki etkisi çeşitli tepken giriş sıcaklıkları için (300 K, 500 K, 700 K) oksi-yakıt alev benzeşimleri gerçekleştirilerek incelenmiştir. CFD simülasyonları literatürde öne çıkan bir yanma modeli ile gerçekleştirilmiştir. Sabit Rejim Laminer Alevcik Modeli yanma kimyasını Reynolds ortalamalı Navier-Stokes (RANS) denklemlerinden ayırır. Reynolds ortalamalı Navier Stokes denklemlerine ek olarak ortalama karışım oranı ve varyansı için iki denklem daha çözülür. Ayrıştırılan kimya, referans bir tablo olarak kullanılmak üzere çeşitli skaler dağılma hızları için karışım oranı uzayında tablolaştırılmıştır. ꞵ-PDF intgrasyonu uygulayarak entalpi ve kimyasal bileşiklerin kütle oranı verileri RANS denklemleri tarafından referans tablo olarak kullanılabilir hale getirilmiştir. Transport ve ısıl özellikler, yakıcı kompozisyonu ve tepkenlerin giriş sıcaklığına bağlı olarak değişir. CFD benzeşimleriyle aşağıdaki sonuçlar bulunmuştur: Yakıcı içinde O2 hacimsel oranının arttırılması yakılabilirlik limitlerini genişletir. Yakıcıda %25 oranında O2 kullanıldığında aerodinamik uzamaya karşı reaksiyon direnci zayıftır. Yakıcı akımda O2 hacim oranı %35 olduğunda alev enjektöre sabitlenebilmiştir. Tepkenlerin reaktöre giriş sıcaklığı arttıkça alev sıcaklığı artar ve yakılabilirlik limitleri genişler. Artan tepken giriş sıcaklığı ile alev boyu kısalır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, Oxy-Fuel flames are analyzed by Reynolds Avaraged Navier Stokes simulations. Non-premixed Oxy-Fuel flames are simulated in coaxial cylindrical burner configuration. Fuel mixture comprised of 25% methane (CH4) and 75% oxidizer by volume is fed into the reactor. Volume fractions of 25%, 30% and 35% O2 are considered in the oxidizer stream wich is a mixture of O2 and CO2. A pilot flow which is a mixture of CH4, O2 and CO2 with 77% fuel to oxidizer ratio is fed into reactor from the annular gap surrounding the central fuel nozzle. In addition, an oxidizer stream surrounding the fuel and pilot streams is fed into reactor as a coflow. Furthermore, the effect of reactant temperature on flame characteristics is analyzed by simulating oxy-fuel flames with various reactant temperatures of 300 K, 500 K, 700 K. CFD simulations are performed by a featured combustion model in the literature. Steady Laminar Flamelet Model decouples combustion chemistry from Reynolds Avaraged Navier Stokes (RANS) equations. In addition to RANS equations two more equations are solved for mean mixture fraction and its variance. Decoupled chemistry is tabulated as a look-up table in mixture fraction space for different scalar dissipation rates. By applying ꞵ-PDF integration, entalphies and species mass fraction data could be looked-up by RANS equations. Transport and thermal properties change according to oxidizer composition and the temperature of the reactants. Following results are obtained from the CFD simulations: Increasing O2 volume ratio of the oxidizer extends the flammability limits. For a 25% O2 content of the oxidizer stream, reaction resistance against aerodynamic strain is weak. Flame could be anchored to the injector if volume fraction of O2 in oxidizer stream is 35%. Flame temperature increases and flammability limits are extended by increasing the reactor inlet temperature of the reactants. Flame length decreases as temperature of the reactants is increased.
Benzer Tezler
- Cam ergitme fırınlarında oksijenli yanma ile termal ve akış modellemesi
In The glass melting furnaces, oxygen combustion, thermal and fluid model
HASAN BURAK ÖZLER
- Numerical investigations of models for use in computational fluid dynamics simulations of pulverized coal flames with emphasis on thermal decomposition and combustion stages
Pülverize kömür alevlerinin hesaplamalı akışkanlar mekaniği simülasyonlarında kullanılan modellerin, termal ayrışma ve yanma etapları irdelenerek nümerik olarak incelenmesi
ERİNÇ KAPUSUZ
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ YILMAZ
DR. İSKENDER GÖKALP
- Plakalı ısı değiştirgeçlerinin had simülasyonlarının yapılması ve deneysel verilerle doğrulanması
Cfd simulations of chevron type plate heat exchangers and validation with experimental data
YASİN GENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELİN ARADAĞ ÇELEBİOĞLU
- Bakır filmaşin üretiminin sayısal akışkanlar dinamiği benzetimleri
Cfd simulations of copper wirerod production
KUDRET KUYUMCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ORHAN