Farklı rank değerine sahip kömürlerin yanma davranışlarının belirlenerek yanma kinetik ve termodinamiğinin incelenmesi
Determining the combustion behavior of coals with different rank values and examining the combustion kinetics and thermodynamics
- Tez No: 996135
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLBANU KOYUNDERELİ ÇILGI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, farklı rank değerlerine sahip; Soma, Çayırhan ve Zonguldak havzalarından alınmış kömür örneklerinin yanma davranışları incelenmiştir. Çalışmanın başlangıcında örnekler için elementel analiz, kısa analiz, karbon-kükürt analizi ve ısıl analizler yapılarak kömürlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri araştırılmıştır. Çalışmanın devamında, Termogravimetri (TG), Diferansiyel Termogravimetri (DTG) ve Diferansiyel Termal Analiz (DSC) üçlü teknikleri kullanılarak, dinamik oksijen atmosferinde (100 ml/dak. akış hızında) kömürlerin termal analizleri gerçekleştirilmiş, yanma kinetik ve termodinamik büyüklükleri hesaplanmıştır. Ayrıca, kömür partikül büyüklüğünün yanma davranışı, yanma kinetik ve termodinamik büyüklükleri üzerine etkisini incelemek için; Soma kömürü özelinde, elek analizi yapılarak üç farklı 3 farklı partikül boyutunda (0.5 mm, 10 mm, 18 mm) örnekler hazırlanmış ve çalışmalar tekrarlanmıştır. Kinetik incelemelerde, modelden bağımsız, izoconversional (eş dönüşüm) yöntemlerden olan Kissinger Akahira Sunose (KAS) ve Flynn Wall Ozawa (FWO) metotları kullanılmıştır. Termodinamik incelemelerde, Kompozit Method-1 (CM-1) ve Kompozit Method-2 (CM-2) metotları kullanılarak modelleme yapılmış, etkin modelin tespitinin ardından termodinamik büyüklükler hesaplanmıştır. Çalışmalar sonucunda, yanma reaksiyonlarının Soma ve Zonguldak kömürleri için tek basamakta tamamlandığı, Çayırhan kömüründe ise; iki ardışık basamakta ilerlediği tespit edilmiştir. Tüm yöntemlerin ortalaması alınarak hesaplanan yanma aktivasyon enerjisi: Soma (116.64 kJ/mol) < Zonguldak (139.57 kJ/mol) < Çayırhan (273.96 kJ/mol-iki basamak ortalaması) şeklinde sıralanmıştır. Elde edilecek enerji büyüklüğünü dikkate alarak, Zonguldak kömürünün yanma verimi en yüksek olan kömür örneği olduğunu söyleyebiliriz. Çayırhan kömürünün tümünün yanması, enerji verimliliğini düşürecektir. Bu kömür özelinde, yanmanın, ilk basamak sonuna kadar (tüm yanmanın yaklaşık %80-85'ine kadar) sıcaklığına sürdürülmesi önerilmektedir. Modelleme çalışmaları sonucu, tüm yanma reaksiyonlarının difüzyon modeline uyumlu oldukları bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the combustion behaviors of coal samples obtained from the Soma, Çayırhan, and Zonguldak basins, which have different rank values, were investigated. At the beginning of the study, elemental analysis, proximate analysis, carbon–sulfur analysis, and calorimetric analyses were performed to determine the physical and chemical properties of the coals. Subsequently, thermal analyses of the samples were carried out under a dynamic oxygen atmosphere (100 mL/min flow rate) using the combined techniques of Thermogravimetry (TG), Differential Thermogravimetry (DTG), and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Based on these analyses, combustion kinetic parameters and thermodynamic quantities were calculated. To examine the effect of coal particle size on combustion behavior as well as on kinetic and thermodynamic parameters, three different particle size fractions (0.5 mm, 10 mm, and 18 mm) of Soma coal were prepared by sieve analysis, and the experiments were repeated for these fractions. In the kinetic evaluations, model-free isoconversional methods Kissinger Akahira Sunose (KAS) and Flynn Wall Ozawa (FWO) were applied. For thermodynamic assessments, Composite Method-1 (CM-1) and Composite Method-2 (CM-2) were used, and after identifying the most appropriate reaction model, thermodynamic parameters were determined. The results showed that the combustion reactions proceeded in a single step for Soma and Zonguldak coals, whereas a two-step consecutive mechanism was identified for Çayırhan coal. The average activation energies calculated from all methods were ranked as follows: Soma (116.64 kJ/mol) < Zonguldak (139.57 kJ/mol) < Çayırhan (273.96 kJ/mol – average of two steps). Considering the required energy magnitudes, Zonguldak coal was found to exhibit the highest combustion efficiency, while complete combustion of Çayırhan coal was determined to reduce energy efficiency. For Çayırhan coal, it is therefore recommended to maintain the combustion only until the end of the first step (approximately 80–85% of the total combustion). Modeling studies indicated that all combustion reactions were consistent with the diffusion-controlled reaction model.
Benzer Tezler
- Combustion behaviors of Kütahya-Tunçbilek and Adıyaman-Gölbaşı lignites in oxygen enriched environments
Kütahya-Tunçbilek ve Adıyaman-Gölbaşı linyitlerinin oksijence zenginleştirilmiş ortamda yanma davranımlarının incelenmesi
ÖZLEM UĞUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANZADE AÇMA
- Linyit, biyokütle ve karışımlarından elde edilen yanmaoranı değerlerine sıcaklığın etkisinin makine öğrenmesiile modellenmesi
Modeling of the effect of temperature on burnoutvalues obtained from lignite, biomass and their mixturesby machine learning
ÖZGE DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR YAMAN
- Yer altı kömür gazlaştırma prosesi: Denge modeli ve ekonomik analiz
Underground coal gasification process: Equilibrium model and economic analysis
TUBA BUDAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Kömürlerin solventler içindeki şişmesinin özütleme verimliliğine etkisi
The Effect of swelling of coal in solvents on extraction yields
MERYEM SEFERİNOĞLU
- Characterization of pore structure of Turkish coals and their chars obtained by carbonization and CO2 activation
Türk kömürleri ve bunların karbonizasyon ve CO2 aktivasyon ürünlerinin gözenek yapılarının karakterizasyonu
İ.GÖKHAN ŞENEL
Doktora
İngilizce
1994
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL