Geri Dön

Hermetik tip birleşik gaz yakıcı cihazlarda hidrojen yakıtının kullanılabilirliğinin sayısal ve deneysel araştırılması

Numerical and experimental investigation of the usability of hydrogen fuel in hermetic type combined gas burners

PDF İndir

  1. Tez No: 917213
  2. Yazar: MERT ÖKTEN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM VARİYENLİ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Energy, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 84

Özet

Bu çalışmada, doğal gaz-hidrojen yakıt karışımının yanmasının ev tipi kombi brülöründe herhangi fiziksel değişime ve performans kaybına neden olmadan kullanılabilirliği deneysel olarak araştırılmış ve sayısal olarak modellenmiştir. Çalışma iki aşamadan meydana gelmektedir. Birinci aşamada hidrojen yakıt ilaveli ve hidrojen yakıt destekli doğal gaz yakıt karışımı, kondenzasyonlu hermetik tip kombide deneysel olarak yakılmıştır. İkinci aşamada ise bir HAD programında modellenmiştir. Hidrojen yakıt ilaveli doğal gaz yanmasında metan miktarı 20 Sl/dk değerinde sabit tutulmuş, oluşturulan yakıt karışımında hidrojen, hacimce %0 ile %75 arasında %5'erlik artışlarla eklenmiştir. Yanma odasında en üst seviyedeki (12 cm) ölçüm noktasından alınan alev sıcaklığı ölçümlerinde %0 H2'de 571.1 K'den %75 H2'de 908.1 K'e yükselmiştir. Deney sırasında yapılan emisyon değerleri ölçümünde karbon monoksit (CO) oranı 15 ppm'den 3 ppm seviyelerine azalırken, karbon dioksit (CO2) oranı %2.6 'dan %4.5 değerlerine, azot oksit (NOx) oranı ise 10 ppm seviyelerinden 21 ppm seviyelerine artmıştır. Hidrojen yakıt destekli doğal gaz yanmasında ise kombi ısıl gücü 20 kW'ta sabit tutulmuştur. Karışımdaki CH4 hacimce %5 değerinde azaltılarak aynı oranda H2 ilave edilmiştir. Deney, yakıt karışımı %60 CH4 - %40 H2 olana kadar devam etmiştir. Yanma odasında en üst seviyedeki (12 cm) ölçüm noktasından alınan alev sıcaklığı ölçümlerinde yakıt karışımındaki H2 oranı %0'da 1136.4 K'den %60'ta 1167.7 K'e yükselmiştir. Yapılan emisyon değerleri ölçümünde CO emisyonunda %96, CO2 emisyonunda %25, NOx emisyonunda ise %46 oranında azalma meydana gelmiştir. Çalışma sonucunda kombilerde %60 doğalgaz ve %40 hidrojen karışım oranları ile kullanılabilirliği ön görülmüştür. Doğal gazda dışa bağımlı ülkelerde temiz yakıt olarak kullanılabilecek hidrojenin sera gazı emisyonlarının yanı sıra ekonomiye de katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Özet (Çeviri)

The objective of this study is to investigate the feasibility of combustion of a natural gas-hydrogen fuel mixture in a domestic boiler burner without causing any physical change or performance loss. This investigation is conducted both experimentally and through numerical modelling. The study is comprised of two distinct phases. In the initial phase of the study, a natural gas fuel mixture with hydrogen fuel addition and hydrogen fuel support was subjected to combustion experimentation in a condensing hermetic boiler. In the second stage, the model was created using a computational fluid dynamics (CFD) program. In the combustion of natural gas with the addition of hydrogen, the methane content was maintained at a constant rate of 20 Sl/min, with hydrogen introduced to the fuel mixture in increments of 5% between 0% and 75% by volume. Flame temperature measurements were taken from the measurement point at the top level (12 cm) in the combustion chamber. These measurements revealed an increase in flame temperature from 571.1 K at 0% H2 to 908.1 K at 75% H2. The measurement of emission values during the experiment revealed a decrease in carbon monoxide (CO) rate from 15 ppm to 3 ppm, an increase in carbon dioxide (CO₂) rate from 2.6% to 4.5%, and an increase in nitrogen oxide (NOx) rate from 10 ppm to 21 ppm. In the combustion of natural gas with the assistance of hydrogen fuel, the thermal power of the boiler was maintained at a constant value of 20 kW. The methane content of the mixture was reduced by five percent by volume, and hydrogen was introduced at the same rate. The experiment was conducted until the fuel mixture reached a composition of 60% methane and 40% hydrogen. Flame temperature measurements taken at the top of the combustion chamber (12 cm) demonstrated that the hydrogen content in the fuel mixture increased from 1136.4 K at 0% to 1167.7 K at 60%. In the measurement of emission values, a decrease was observed in the emission of CO (96%), CO₂ (25%) and NO_x (46%). The results of the study suggest that this method can be applied to boilers with a mixture ratio of 60% natural gas and 40% hydrogen. The use of hydrogen as a clean fuel in countries dependent on natural gas is thought to contribute to economic growth while also reducing greenhouse gas emissions.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    909241

    Hermetik tip birleşik gaz yakıcı cihazlarda biyogaz yakıtının kullanılabilirliğinin sayısal ve deneysel araştırılması

    Numerical and experimental investigation of the usability of biogas fuel in hermetic type combined gas burners

    AHMET HAŞİM TOSLAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Mühendislik BilimleriGazi Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM VARİYENLİ

  2. Tez No

    445121

    Buzdolabı kompresör yataklarında modifiye edilmiş B390 alüminyum alaşımlarının dökme demir yerine kullanılabilme potansiyeli

    The usage potantiel of modified B390 aluminum alloys instead of cast iron on bearing parts of refrigerator compressors

    OĞUZHAN KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN

  3. Tez No

    897782

    Kondenser fan tipinin ev tipi bir derin dondurucunun enerji tüketimine etkisi

    The effect of condenser fan type on the energy consumption of a domestic freezer

    MERTCAN ÖZBEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAHADIR DOĞAN

  4. Tez No

    165824

    Hermetik pistonlu tip soğutma kompresörlerine ait karakteristiklerin deneysel olarak karşılaştırılması

    The comporasion of the hermetic reciprocating type cooling compressor's characteristics as experimental

    İSMAİL MUTLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Makine MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. MUSA GALİP ÖZKAYA

  5. Tez No

    844388

    Sezgisel algoritma kullanarak yağlı tip dağıtımtransformatörlerin çok amaçlı tasarım optimizasyonu

    Multi-objective design optimization of oil immerseddistribution transformer using heuristic algorithms

    MOHAMMAD HASSAN HASHEMI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ULAŞ KILIÇ

Geri Dön