Coupling of a radiation model with system model of bubbling fluidized bed combustors
Kabarcıklı akışkan yataklı yakıcıların sı̇stem modelı̇ ı̇le radyasyon modelı̇nı̇n bı̇rleştı̇rı̇lmesı̇
- Tez No: 844914
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖRKEM KÜLAH, PROF. DR. NEVİN SELÇUK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 482
Özet
Dinamik ve yatışkın kabarcıklı akışkan yataklı yakıcı (KAYY) modellerinin hiçbiri, ısıl ışıma bu tür sistemlerde oldukça önemli olmasına rağmen, ışınım transfer denkleminin çözümünü diğer taşıma işlemlerinin korunum denklemlerinin çözümü ile birleştirmez çünkü böyle bir amaç, yalnızca ışınım transfer denkleminin çözümü için değil, aynı zamanda parçacık yüklü yanma gazlarının ışınım özelliklerinin tahmini için hem doğru hem de hesaplama açısından verimli yöntemler gerektirir. Bu nedenle, bu çalışmada, linyitin yanması ve linyitin pamuk küspesi ve kireç taşı ile birlikte yanması için kapsamlı 1 boyutlu dinamik ve yatışkan sistem modelleri, spektral gaz, parçacık ve duvar özelliklerini kullanan belirli yönler yönteminin çizgiler metoduyla çözümüne dayalı bir 3 boyutlu radyasyon modeli ile birleştirilmiştir. Bunlara ek olarak, ANSYS Fluent ticari yazılımı kullanılarak yalnızca linyitin yanması için 2 boyutlu bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği modeli geliştirilmiş ve parçacık yüklü yanma gazlarının ışınımsal özelliklerinin tahmini için hem doğru hem de hesaplama açısından verimli yöntemlerle birleştirilmiştir. Modellerin tahmin doğruluğu linyit yakan veya linyiti pamuk küspesi ve kireç taşı ile birlikte yakan ODTÜ 0,3 MWt atmosferik kabarcıklı akışkan yataklı yanma test düzeneğinden elde edilen ölçümlere karşı doğrulanmıştır. Bu çalışmanın sonucu, dinamik ve yatışkın KAYY'lerin simülasyonu için kapsamlı, doğru ve hesaplama açısından verimli bir araç sağlar ve endüstriyel kazanların modellenmesinde ışınım ısı transferinin etkisini vurgular. Ayrıca bu çalışma, linyit yakan veya linyiti biyokütle ve kireçtaşı ile birlikte yakan kabarcıklı akışkan yataklı yakıcıların koşulları altında ışınımsal ısı transferi tahminleri için yanma gazlarının, is partiküllerinin, ince ve kaba uçucu kül teneciklerinin ve bunların ışınımsal özelliklerinin uygun şekilde işlenmesinin önemli olduğunu ortaya koymuştur. Son olarak, birleştirilmiş yatışkın ve dinamik kabarcıklı akışkan yataklı yakıcı modellerinin tahminleri, gelişmiş bir radyasyon modeli kullanmanın ODTÜ 0,3 MWt ABFBC test teçhizatının serbest bölgesinde, birleştirilmemiş kabarcıklı akışkan yataklı yakıcı modellerine göre, daha doğru sıcaklık tahminleri sağladığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Currently, none of the steady-state and transient bubbling fluidized bed combustor models couples the solution of the radiative transfer equation with the solution of conservation equations of other transport processes although thermal radiation is of considerable importance in such systems, as such an objective requires both accurate and computationally efficient methods for not only the solution of radiative transfer but also the estimation of radiative properties of particle-laden combustion gases. Therefore, in this study, 1-D steady-state and transient comprehensive system models for combustion of lignite and co-combustion of lignite and cotton residue with limestone addition is coupled with a 3-D radiation model based on the method of line solution of discrete ordinates method utilizing spectral radiative properties of combustion gases, particles, and walls. Furthermore, a 2-D computational fluid dynamics model for the combustion of lignite only is developed using the commercial software ANSYS Fluent and coupled with both accurate and computationally efficient methods for the estimation of radiative properties of particle-laden combustion gases. Predictive accuracies of all models are validated against measurements obtained from METU 0.3 MWt atmospheric bubbling fluidized bed (ABFBC) combustion test rig firing lignite or co-firing lignite with cotton residue and limestone addition. The outcome of this study provides comprehensive, accurate, and computationally efficient tools for simulation of steady-state and transient bubbling fluidized bed combustors and reveals the significant impact of radiative heat transfer in modeling of industrial boilers. Moreover, this study revealed the importance of the combustion gases, soot particles, fine and coarse fly ash particles and proper treatment of their radiative properties for the radiative heat transfer predictions under the conditions of bubbling fluidized bed combustors firing lignite or co-firing lignite with biomass and limestone addition. Finally, the predictions of the coupled steady state and transient bubbling fluidized bed combustor models indicate that using a sophisticated radiation model provides more accurate temperature predictions for the freeboard of METU 0.3 MWt ABFBC test rig compared to the bubbling fluidized bed combustor models without coupling.
Benzer Tezler
- Mathematical modeling of fluidized bed combustors with radiation model
Akışkan yataklı yakıcıların radyasyon modeli ile matematiksel modellenmesi
DÜRİYE ECE ALAGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NEVİN SELÇUK
Y.DOÇ.DR. GÖRKEM KIRBAŞ
- Dynamical system analysis of cosmological inflation models with axion-like-particles (ALP)
Axion benzeri parçacıkların kozmolojik enflasyon modellerinin dinamik sistem analizi metodu ile incelenmesi
SERMET ÇAĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDURRAHMAN SAVAŞ ARAPOĞLU
- Hücresel mımo haberleşme sistemlerinde antenler arası ortak etkileşimin etkileri
Effects of mutual coupling between the antennas on the cellular mimo systems
MEHMET AKİF BAKIRLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÖZDEMİR
- Kapalı otoparklarda taşıt yangınının sayısal benzetimine yönelik k-epsilon, LES ve DES çalkantı modellerinin karşılaştırılması
Comparison of k-epsilon, LES and DES turbulence models towards numerical simulation of automobile fires in enclosed car parks
BARIŞ ELBÜKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kazalarİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR
- Yaşayan duvar sistemlerinin bina enerji performansına katkısını değerlendirmeye yönelik karar destek modeli
Decision support model to evaluate the contribution of living wall systems to building energy performance
HATİCE MERVE YANARDAĞ ERDENER
Doktora
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FETHİYE ECEM EDİS