Model bir yanma sisteminde farklı yanma şartları altında termoelektrik generator (TEG) ile elektrik üretiminin araştırılması
Investigation of electricity generation by thermoelectric generator (TEG) under different combustion conditions in a model combustion system
- Tez No: 966238
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Temiz ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına olan küresel talebin artması, ısının elektriğe dönüştürülmesine yönelik teknolojilerin gelişimini hızlandırmıştır. Bu bağlamda, termoelektrik jeneratörler (TEG), sıcaklık farklarını doğrudan elektrik enerjisine dönüştürebilen, hareketli parça içermeyen ve bakım gerektirmeyen katı hal cihazları olarak öne çıkmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, TEG varlığının yanma karakteristiğine ve emisyona etkilerini incelemek amacıyla, imal edilen kare bir yanma odasında metan gazı yakılmış ve sisteme dahil edilen TEG'lerin yanma sistemine olan etkileri ortaya konmuştur. Deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlara göre duvar sıcaklıklarında TEG yerleştirilen konumlarda sıcaklık düşüşü gözlemlenmiştir ve emisyon değerlerinde azalma ölçülmüştür ve TEG yerleştirilen konumdan uzaklaştıkça TEG etkisinin azaldığı belirlenmiştir. Deneysel doğrulama ile birlikte yanma odası Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kodu yardımı ile sayısal olarak modellenmiş ve farklı yanma koşullarında TEG varlığının etkileri sayısal olarak da incelenmiştir. Sayısal çalışmalar CDC koşullarında %21, %18 ve %15 O2 oranlarında, farklı oranlarda %90 CH4-H2 %10 ve %80 CH4-H2 %20 kompozit yakıtlar yakılarak ve yanma odasının farklı bölgelerine TEG yerleşimi yapılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca farklı yanma odası tasarımı ve farklı sayıda TEG yerleşimi yapılarak da çalışma geliştirilmiştir. Çalışmadan elde edilen bulgulara göre hem kare hem silindir yanma odasında %18 CDC koşullarında hem yanma ve emisyon karakteristiği hem de elektrik üretimi açısından ideal bir yanma durumu olduğu belirlenmiştir. Ayrıca kompozit yakıtlar yakıldığı durumda yerleştirilen TEGlerin yanmaya olumlu etkileri gözlenmiş ve emisyon değerlerinde azalma tespit edilmiştir. Elektrik üretiminin MATLAB Simulink'te modellemesi yapılarak hem direnç hem de Seebeck etkisine göre optimizasyon yapılarak çalışma tamamlanmıştır. Sonuç olarak elde edilen bulgulara göre, termoelektrik jeneratörün sisteme entegrasyonu, uygun konum ve miktarda uygulanması durumunda, yanma performansı korunmuş ve NOx seviyesinin azalmasına katkı sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
The global rise in demand for clean and sustainable energy has accelerated the development of technologies that convert heat into electricity. In this context, thermoelectric generators (TEGs) have gained prominence as solid-state devices that convert temperature differences directly into electricity without moving parts or maintenance needs. This thesis investigates the impact of TEG integration on combustion characteristics and emissions. Methane gas was combusted in a custom-built square combustion chamber, and the effects of integrated TEGs were experimentally analyzed. The results showed reduced wall temperatures at TEG locations and lower emission levels. The TEG's influence was observed to diminish with distance from the installation point.A CFD model of the combustion chamber was developed to numerically evaluate TEG effects under different combustion conditions, including CDC (Colorless Distributed Combustion) with 21%, 18%, and 15% oxygen levels. Composite fuels (90% CH₄–10% H₂ and 80% CH₄–20% H₂) were tested, and TEGs were placed in different chamber regions. The study also explored various chamber designs and TEG configurations. Results indicated that under 18% O₂ CDC conditions, both square and cylindrical chambers offered favorable combustion and emission performance with effective electricity generation. Composite fuels further improved combustion characteristics and reduced emissions in the presence of TEGs.Electric output was modeled in MATLAB Simulink, and system optimization was performed based on resistance and the Seebeck effect. Overall, TEG integration, when optimally positioned, preserved combustion performance while contributing to NOₓ reduction.
Benzer Tezler
- NVH evaluation of a high pressure fuel pump mbd modelwith the consideration of internal hydraulic effects and valve train system excitation parameters
Yüksek basınç yakıt pompasının çalışmasından kaynaklı hidrolik etkileri ve subap tahrik sistemi parametreleri dikkate alınarak dinamik modelinin titreşim analizi
YAHYA SAHİP
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUĞAN
- A heavy duty diesel engine exhaust manifold thermo mechanical fatigue test rig design, analysis and verification
Ağır vasıta dizel motor egzoz manifoldu termomekanik yorulma test sistemi tasarımı, analizi ve doğrulanması
UĞUR ERKEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
DR. UMUD ESAT ÖZTÜRK
- Analysis of a pressurized oxy-combustion bubbling fluidized bed system using biomass fuel
Biyokütle yakıtları kullanılan basınçlı bir kabarcıklı oksi -yanma akışkan yatak sisteminin analizi
ZEYNEP BEKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ YILMAZ
- Contract set optimization model (CUSTOM) for Turkish natural gas market
Türkiye doğal gaz piyasası için sözleşme seti optimizasyonu
ALPER ACARTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLGÜN KAYAKUTLU
- Contribution a la recherche d'un cadre juridique pour un droit international de laconcurrence plus efficace
Daha etkin bir uluslararası rekabet için hukuki çerçeve arayışı
ALİ CENK KESKİN
Doktora
Fransızca
2009
HukukGalatasaray ÜniversitesiKamu Hukuku Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JEAN MARC SOREL
PROF. DR. HALİL ERCÜMENT ERDEM