New optical method for heat flux measurements in stagnation point laminar methane/air flames and hydrogen/methane/air flames using thermographic phosphors
Durgunluk noktasındaki laminer metan/hava alevlerinde ve hidrojen/metan/hava alevlerinde termografik fosforlar kullanılarak ısı akısı ölçümleri için yeni optik yöntem
- Tez No: 870653
- Danışmanlar: PROF. DR. BURAK ATAKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıtat Duısburg-Essen
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Termodinamik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, merkezi kısımda bir boyutlu olarak kabul edilebilecek düz duraklama noktası alevlerinden ısı transferini incelemek için yeni bir optik yöntem uygulanmıştır. Önceden karıştırılmış metan-hava alevleri ve hidrojen-metan-hava alevleri incelenmiştir. Yanma cihazı ile plaka arasındaki mesafe ve taze gaz karışımının hızı üzerindeki ısı transferi etkileri araştırılmıştır. Deneyler, neredeyse bir boyutlu düz Önceden karıştırılmış alevlerin su soğutmalı yatay dairesel düz bir plakaya dik olarak çarpması durumunda duvar sıcaklıklarını ve ısı akışlarını incelemek için ışık ile uyarılmış fosforesans kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Araştırılan alevler, farklı eşdeğer oranlarına sahip (φ = 1, φ = 0.75 ve φ = 1.25) stoikiometrik, zayıf ve zengin laminar metan/hava alevleri ve stoikiometrik laminar hidrojen/metan/hava alevleridir. Metan (CH4) içinde %10, %25, %50 ve %75 oranında hava ile karıştırılmış hidrojen ve atmosferik basınçta saf hidrojen alevleri araştırılmıştır. Plakanın merkezi kısmı, her iki tarafı krom doplu alümina (kırmızı) ile kaplanmış bir alümina seramik plakaydı ve duvar sıcaklığını her iki taraftan ölçmek ve böylece alevden ısı akış hızını belirlemek için Nd lazeri veya yeşil ışık yayan diyot (LED) dizisi ile uyarılmıştır. Gazların çıkış hızı 0.1 m/s ile 1.2 m/s arasında değiştirilmiştir. Yanma cihazı ile plaka arasındaki mesafe, yanma cihazı çıkış çapının (d = 30 mm) 0.5 ile 2 katı arasında değişmiştir. Yöntemin doğruluğu değerlendirilmiştir. Ölçülen ısı akışı, alev stabilizasyon mekanizmasının bir yanma cihazı tarafından stabilize edilen bir alevden duraklama plakasının stabilize ettiği alev mekanizmasına değiştiğini göstermektedir. Sonuçlar, ayrıntılı bir reaksiyon mekanizmasına sahip bir boyutlu duraklama noktası akışının modelleme sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Modeli doğrulamak amacıyla, stoikiometrik bir duraklama noktası alevi için OH LIF ile ölçülen gaz fazı sıcaklıkları da tartışılmıştır. Alev stabilizasyon mekanizması ve buna bağlı olarak ısı akışlarının düşükten yüksek kütle akışlarına doğru değiştiği ortaya çıkmıştır. Bu deneysel düzenek, alev duvar etkileşiminin daha ileri çalışmalarında iyi bir şekilde kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
In the present study, a new optical method was implemented to study the heat transfer from flat stagnation point flames which can be regarded as one-dimensional in the central part. Premixed methane-air flames and hydrogen-methane-air flames were investigated. The effects of burner-to-plate distance and the fresh gas mixture velocity on heat transfer were examined. Experiments were performed using light induced phosphorescence from thermographic phosphors to study the wall temperatures and heat fluxes of nearly one-dimensional flat premixed flames impinging upward normally on a horizontal water cooled circular flat plate. The investigated flames were stoichiometric, lean and rich laminar methane/air flames with different equivalence ratios of φ =1, φ = 0.75 and φ = 1.25 and stoichiometric laminar hydrogen/methane/air flames. Mixtures of air with 10, 25, 50 and 75 % hydrogen in methane (CH4) as well as a pure hydrogen flames at ambient pressure were investigated. The central part of this plate was an alumina ceramic plate coated from both sides with chromium doped alumina (ruby) and excited with a Nd:YAG laser or a green light emitting diode (LED) array to measure the wall temperature from both sides and thus the heat flux rate from the flame. The outlet velocity of the gases was varied from 0.1 m/s to 1.2 m/s. The burner to plate distance ranged from 0.5 to 2 times the burner exit diameter (d = 30 mm).The accuracy of the method was evaluated. The measured heat flux indicate the change of the flame stabilization mechanism from a burner stabilized to a stagnation plate stabilized flame. The results were compared to modeling results of a one dimensional stagnation point flow, with a detailed reaction mechanism. In order to prove the model, also measured gas phase temperatures by OH LIF for a stoichiometric stagnation point flame were discussed. It turns out that the flame stabilization mechanism and with it the heat fluxes change from low to high mass fluxes. This experimental setup should be well suited for further studies of the flame wall interaction.
Benzer Tezler
- A novel approach for identification of thermal and optical characteristics for the active layer of high power photonic devices
Yüksek güçlü fotonik sistemlerin aktif katmanının termal ve optik özelliklerinin karakterizasyonu için yeni bir yaklaşım
AHMET METE MUSLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
EnerjiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
- Doğal gaz boru hatlarında orbital kaynak teknolojisi kullanılarak yapılan kaynakların mekanik ve mikroyapı özelliklerinin incelenmesi
Characterization of microstructure and mechanical properties of girth welds welded with orbital welding technology in the natural gas pipelines
HANİFE DİDEM GENÇKAN
Doktora
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- MWCNT ve manyetik nanopartikül takviyeli PMMA'nınradyasyon zayıflatma katsayısının karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Comparative investigation of radiation attenuation coefficient of MWCNT and magnetic nanoparticle reinforced PMMA
DENİZ HANDE AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Sıcak daldırma yöntemi ile alüminyum kaplanan düşük karbonlu çeliğe uygulanan mikro ark oksidasyon işleminin karakterizasyonu
Characterization of micro-arc oxidized unalloyed low-carbon steel after hot-dip aluminizing process
MUSTAFA AÇIKSÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Kompakt grafitli dökme demirde frezeleme işlemi sonrası kalıntı gerilmelerin incelenmesi ve kesme parametreleri için süreç optimizasyonu
Investigation of residual stresses induced by milling in compacted graphite iron and process optimization for cutting parameters
MEHMET EMRE KARA
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL