Sanayi tipi brülörün tasarım iyileştirmesi ve prototip performansının incelenmesi
Design improvement of an industrial burner and investigation of prototype performance
- Tez No: 977797
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET FATİH YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Endüstriyel ısıtma sistemlerinin yüksek enerji tüketimi hem ekonomik maliyetleri artırmakta hem de çevresel sürdürülebilirliği tehdit etmektedir. Bu çalışma, bu soruna çözüm sunmak amacıyla, enerji verimliliğini artırmaya yönelik tasarım iyileştirmeleriyle endüstriyel brülör performansını dönüştürmeyi hedeflemektedir. Bu kapsamda, brülör gövdesine entegre edilen hava ön ısıtma hacmi, helisel akış yönlendiriciler ve homojen karışım bölgesinden oluşan bütünleşik bir mimari geliştirilmiş ve laboratuvar ölçekli bir prototip üzerinde deneysel olarak doğrulanmıştır. Prototip; tavlama fırını koşullarında, propan için 60 Pa, yanma havası için 1000 Pa basınç altında çalıştırılmış, 15 dakikalık çevrimlerle standart bir brülörle aynı deney düzeninde karşılaştırmalı olarak test edilmiştir. Isıtma eğrisi, gaz tüketimi, baca gazı bileşimi ve alev kararlılığı eşzamanlı olarak izlenmiştir. Bulgular, literatür ve simülasyon çalışmalarında öngörülen %25 tasarruf beklentilerini aşarak; %76,2 oranında yakıt tas+arrufu ve net ısıl verimde 4,21 kat artış sağlandığını ortaya koymuştur. Faydalı ısı, 2,999 MJ'den 8,727 MJ'ye çıkmış; metreküp başına ısıl çıktı ise 0,590 MJ/m³'ten 7,212 MJ/m³'e yükselerek yaklaşık %1122'lik iyileşme göstermiştir. Isı transfer etkinliği ve alev kararlılığındaki gelişmeler, azot oksit (NOₓ) ve karbon monoksit (CO) emisyonlarında azalma potansiyeli sunmuştur. Bu eğilim, daha ileri düzey ölçümlerle desteklenmeye açıktır. Ayrıca sistem, dijital entegrasyon ve akıllı kontrol işlevleriyle gerçek zamanlı veri analizi, uzaktan izleme, süreç tekrarlanabilirliği ve kestirimci bakım gibi yetkinlikler kazanmıştır. Modüler yapı ve düşük basınç kaybı sayesinde çözüm, mevcut fırın ve kazan sistemlerine kolayca entegre edilebilmekte; bu da işletme giderlerini ve toplam sahip olma maliyetini düşürmektedir. Ek olarak, karbon kredisi ve yeşil sertifikasyon programlarından yararlanma fırsatları sunulmaktadır. Sonuç olarak, bu teknoloji enerji verimliliği, dijitalleşme, çevresel katkı ve entegrasyon kolaylığını bir arada sunarak, endüstriyel ısıtma sistemleri için ölçeklenebilir, sürdürülebilir ve yeni bir standart oluşturma potansiyeline sahip yenilikçi bir çözüm olarak öne çıkmaktadır.
Özet (Çeviri)
The high energy consumption of industrial heating systems significantly increases operational costs and poses challenges to environmental sustainability. This study aims to address this issue by enhancing the energy efficiency of industrial burners through a series of integrated design improvements. In this context, a novel burner architecture was developed, consisting of a preheated air chamber, helical flow guides, and a homogenized mixing zone integrated into the burner body. The design was experimentally validated using a laboratory-scale prototype. The prototype was tested under annealing furnace conditions, with fuel (propane) pressure set at 60 Pa and combustion air pressure at 1000 Pa. Comparative tests were conducted under identical setups using a standard burner over 15-minute operating cycles. During the experiments, heating curves, gas consumption, flue gas composition, and flame stability were simultaneously monitored. The results exceeded the expected 25% energy savings predicted in the literature and simulation studies, demonstrating a 76.2% reduction in fuel consumption and a 4.21-fold improvement in net thermal efficiency. Useful heat increased from 2.999 MJ to 8.727 MJ, while thermal output per cubic meter rose from 0.590 MJ/m³ to 7.212 MJ/m³, indicating a performance improvement of approximately 1122%. Improvements in heat transfer efficiency and flame stability also led to a potential decrease in nitrogen oxide (NOₓ) and carbon monoxide (CO) emissions. This trend warrants further verification through advanced emission measurements. In addition, the integration of digital monitoring and smart control functions enabled real-time data analysis, remote monitoring, process repeatability, and predictive maintenance capabilities. Thanks to its modular structure and low pressure loss, the proposed system can be easily integrated into existing furnace and boiler installations, thereby reducing both operating expenses and total cost of ownership. Moreover, the solution offers opportunities for benefiting from carbon credit mechanisms and green certification programs. In conclusion, this technology combines energy efficiency, digitalization, environmental impact mitigation, and integration flexibility. It offers a scalable, sustainable, and standard-setting solution for modern industrial heating systems.
Benzer Tezler
- Boru geometrisi farklılaştırılan kendinden reküperatörlü bir brülörün performansının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
A numerical and experimental study on the performance of a self-recuperative burner with varied tube geometry
MUSTAFA ALTINTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
EnerjiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN KARABAY
- Sanayi tipi prototip raflı kurutucuda elma kurutulması
Drying apple in industrial type shelf dryer prototype
NURSEL HEYBELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
ZiraatAkdeniz ÜniversitesiTarım Makineleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CAN ERTEKİN
- Sanayi tipi üç fazlı bir asenkron motor için uzay vektör darbe genişlik modülasyonu kullanan yapay sinir ağları temelli hız kontrol sistemi tasarımı
Design of artificial neural networks based speed control system using space vector pulse width modulation for industrial type three phase induction motor
ERDAL KILIÇ
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN RIZA ÖZÇALIK
- Sanayi tipi F1 hibrit domates çeşitlerinin geliştirilmesi
Development of industrial F1 hybrid tomato cultivars
ÜNAL KAL