Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) ile kükürt yakma fırınına bağlı gaz eşanjörü tasarımı
Design of a gas exchanger connected to a sulfur burning furnace with computational fluid dynamics (CFD)
- Tez No: 956875
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KEMAL FÜRKAN SÖKMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Tez çalışmasının konusu, sodyum metabisülfit üretim tesisinin ilk prosesi olan yakma işleminde kullanılacak olan kükürt yakma fırınına bağlı gaz eşanjörünün tasarım faaliyetlerini gerçekleştirmektir. Bu kapsamında gövde borulu tip ısı değiştiricisinin (shell and tube heat exchanger) optimum tasarımı, CFD analizi, imalatı ve basınçlı kaplar standardı olan EN13445 standardına uygun mekanik hesapları ele alınacaktır. Tasarımda, bir sodyum metabisülfit tesisinde kullanılan yanma fırını ve bu fırına bağlı gaz eşanjörüne ait veriler kullanılmıştır. Gıda endüstrisinin ilk sırada olduğu kozmetik, kâğıt, tekstil, şeker, deri, lastik, konserve sanayileri ve madencilik gibi birçok alanda kullanılan inorganik bir tuz olarak da bilinen sodyum metabisülfit imalatındaki iki hammadden biri kükürttür. Sodyum metabisülfitin imalatında ilk proses aşaması olan kükürt yakma prosesinde kükürt yakılarak kükürtdioksit gazı üretilmektedir. (S + O2 = SO2) Kükürt yakma prosesinde gerçekleşen yanma olayı ekzotermiktir. Ekzotermik yanma sonucunda ortaya çıkan enerji yanma gazlarının sıcaklığını yükseltir. Fırın içerisindeki sıcaklık 1000-1200°C arasında olması hedeflenir. Bu yüksek sıcaklıklılardaki kükürtdioksit gazı fırın içerisinde soğutma havası bağlı ceketli bir bölümden yol alarak yaklaşık 1000°C sıcaklıkta kükürt yakma fırınına bağlı gaz eşanjörüne girerek soğutma işlemi gerçekleştirilir. Gaz sıcaklığını 350°C'nin altına düşürmek hedeflenir ve bir sonraki proses için hazır hale gelmesi istenir. Bu yüksek sıcaklıklılardaki kükürt yakma fırınına bağlı kükürtdioksit gazını soğutmak için kullanılan gaz eşanjörünün tasarımı çok kritik bir öneme sahiptir. Bu gaz eşanjörü atık ısı geri kazanım sistemi gibi çalışan bir sistem ile çok benzer olacaktır. Bu çalışmada ayrıca kimya sektöründe hizmet veren bu tesisin gaz yakma prosesi sonucunda açığa çıkan ısının geri kazanım potansiyeli de araştırılmıştır. Yanma prosesinin gerçekleşeceği 1000-1200°C sıcaklığındaki bir kükürt yakma fırınından çıkan gaz ısısının, soğutulması sırasında sisteme kazandırılabileceği enerji kullanımı da planlanmıştır. Kükürt yakma sistemine gaz eşanjörü dâhil edilmesi ile birlikte kükürt gazı sıcaklığı soğutularak bir sonraki prosese uygun hale getirilmesi amaçlanırken aynı zamanda tesiste buhar, ısıtma, sıcak su ve proses ihtiyaçlarını karşılayabileceği amaçlanmıştır. Bu tasarım hem akışkanlar dinamiği (CFD) analizi ile hem de mekanik analiz (güncel standartlara uygun basınçlı kap tasarım hesabı) ile desteklenmiştir.
Özet (Çeviri)
The thesis study focuses on designing a gas heat exchanger connected to a sulfur combustion furnace for use in the combustion process, the first step in the sodium metabisulfite production plant. Within this scope, the optimal design, computational fluid dynamics (CFD) analysis, fabrication, and mechanical calculations of the shell-and-tube heat exchanger will be discussed in accordance with the pressure vessel standard EN13445. The design uses data from a combustion furnace and gas heat exchanger from a sodium metabisulfite plant. Sulfur is one of the two raw materials used to produce sodium metabisulfite, an inorganic salt used in many industries, including cosmetics, paper, textiles, sugar, leather, rubber, canning, and mining. The food industry is the largest consumer of sodium metabisulfite. In the sulfur combustion process, sulfur burns to produce sulfur dioxide gas. (S + O₂ = SO₂) The sulfur combustion process is an exothermic reaction. The energy generated by exothermic combustion increases the temperature of the combustion gases. The desired temperature inside the furnace is between 1000 and 1200°C. At these high temperatures, the sulfur dioxide gas travels through a jacketed section connected to cooling air in the furnace. It then enters the gas heat exchanger, which is connected to the sulfur combustion furnace. The gas enters the heat exchanger at a temperature of approximately 1000°C, where it is cooled. The goal is to reduce the gas temperature to below 350°C for the next process. Designing the gas exchanger to cool sulfur dioxide gas at these high temperatures is critical. This gas exchanger is very similar to a waste heat recovery system. This study investigated the potential for recovering heat released during the gas combustion process at this chemical plant. The plan also includes the energy that can be gained by cooling the gas heat coming out of a sulfur combustion furnace operating at temperatures between 1000 and 1200°C. The inclusion of a gas heat exchanger in the sulfur combustion system aims to cool the sulfur gas temperature to a level suitable for the next process while meeting the facility's steam, heating, hot water, and process needs. This design was supported by both fluid dynamics (CFD) analysis and mechanical analysis (pressure vessel design calculation in accordance with current standards).
Benzer Tezler
- The calculation debate in socialist economies
Sosyalist ekonomilerde hesaplama tartışması
SERCAN KARADOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Ekonomiİstanbul Bilgi ÜniversitesiUluslararası Ekonomi Politikası Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTUĞRUL TONAK
- Havayoluyla yapılan uluslararası yük ve yolcu taşıma sözleşmelerinde taşıyıcının sorumluluğu
The liability of the carrier i̇n the contract of i̇nternational air transport of passengers and cargo
EMRE YOLCU
- Using dijkstra algorithm in calculating alternative shortest paths for public transportation with transfers and walking case study: Ankara
Yürüme dahil aktarmalı toplu taşımada alternatif kısayol hesaplaması için dijkstra algoritması kullanımı çalışma konusu: Ankara
HAİTHAM LATİF HASSAN AL-TAMEEMİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolÇankaya ÜniversitesiBilgi Teknolojileri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR TOLGA PUSATLI
- The effects of story telling and role playing on young learners' vocabulary learning and retention
Hikaye anlatım ve rol oynama yöntemlerinin genç öğrenicilerin kelime öğrenimi ve hatırlamasına etkileri
OSMAN ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Eğitim ve ÖğretimNecmettin Erbakan ÜniversitesiYabancı Diller Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ÇAKIR
- Neutronic calculations for research reactors via monte carlo
Araştırma reaktörleri̇ni̇n monte carlo i̇le nötroni̇k anali̇zi̇
YİĞİT ÇEÇEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Nükleer MühendislikHacettepe ÜniversitesiNükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TOMBAKOĞLU
- Polikistik over sendromu olan hastalarda insülin direnci ve ovaryan hacim ilişkisi
The relationship between ovarian volume and insulin resistance in polycystic ovary syndrome patients
CENK GEZER
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2007
Kadın Hastalıkları ve Doğumİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. FERİT SOYLU
DR. LEVENT ERKAN