Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Ahmet KEÇECİ
Danışman: Hüseyin Topal
Özet:
Bu çalışmada, Marmara Bölgesindeki orman atıklarından türetilmiş biyokütle yakıtlı bir dolaşımlı akışkan yataklı buhar kazanı hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile incelenmiştir. MFiX paket programı kullanılarak yapılan çalışmada, Particle-in-Cell (parsel içinde partikül) modeli kullanılmıştır. Dolaşımın, çarpma separatörü olarak çalışan U-kirişler ile sağlandığı yatak için sayısal çözüm sınır şartları, psüdo-yanma sınır şartları ile tanımlanmıştır. Psüdo-yanma modeli için yakıtın özelliklerine bağlı, 850°C için yanma gazı hesapları analitik olarak yapılmıştır. Mevcut hali ile çalışmakta olan buhar kazanının geometrisi kullanılarak gaz-katı hidrodinamik yapı incelenmiştir. İncelenen kazanın gerçek sorunları ve simülasyon sonuçları incelenerek, var olan veya olası problemler tespit edilmiştir. Tespit edilen sorunlar için yapılan öneriler, tekrar sayısal olarak çözülmüş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yapılan incelemeler sonucunda biyokütle yanması için önemli bir yere sahip olan ikincil hava besleme nozullarının akış yönünün su duvarları ve sirkülasyonla ilgili sorunlara yol açtığı görülmüştür. Ortalama gaz hızlarının 8 m/s üstüne nadir çıktığı duvar bölgelerinde, ikincil hava beslemesi sebebiyle gaz hızlarının 10 m/s üzerine çıktığı bölgeler gözlemlenmiştir. Aynı bölgede katı hızlarının da yükselmesi ile su duvarlarının zarar gördüğü ve sirkülasyonun yeterli olmadığı belirlenmiştir. Yatay konumdaki ikincil hava nozullarının 20° aşağı yönlü çevrilmesi ile duvar bölgesindeki gaz ve katı hızlarının düştüğü, katıların yukarı yükseldiği ve dolaşımın daha iyi sağlandığı gözlemlenmiştir. İkincil hava besleme açılarının değiştirilmesi ile katı miktarı yoğun faz bölgesinde küçük bir oranda değişiklik gösterirken (-%3,77), nozullar üstü seyreltik faz bölgesinde daha büyük artış (+%202,69) göstermiştir. Ayrıca yatak içi katı partikül dolaşımını sağlamak için iç duvar eklenerek yapılan çözümün, U-kiriş bölgesindeki partikül birikmesinin sisteme geri dönüş problemini giderdiği görülmüştür. Çözüm süresinin düşürülmesi için yapılan ayrıklaştırma şeması çalışmasında literatürde kullanılan van Leer ve Superbee şemalarının hibrit kompozisyon ile kullanılmasının sadece Superbee’ye kıyasla %55,11, sadece van Leer’e kıyasla %21,03 daha hızlı çözüme ulaştığı belirlenmiştir. Yürütülen çalışmalar ile modelleme maliyeti düşürücü yaklaşımlar kullanılarak endüstriyel ölçekli bir buhar kazanının modellenmesi için MFiX-PIC kullanımının uygun olduğu anlaşılmıştır.
Anahtar Kelimeler : Biyokütle, Buhar kazanı, Dolaşımlı akışkan yatak, HAD, PIC