Gaz-katı iki fazlı akışında izokinetik örnek alma metodu ve soğuk model bir akışkan yatakta uygulaması

Isokinetic sampling method on gas-solid two phase flow and an application on a cold model fluidized bed

Özet

Gaz-katı iki fazlı akışında katı-gaz konsantrasyonunun ve katı kütle akısının belirlenmesinde gravimetrik, optik, elektronik vb. çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Her bir yöntemin özelliklerine, çalışma prensibine bağlı olarak kendine özgü kullanım alanları mevcuttur. Bu çalışmada, gravimetrik örnek alma metodu olan izokinetik örnekleme, detaylı olarak incelenerek uygulaması üzerinde durulmaktadır. Bir izokinetik örnek alma sistemi tasarlanarak imal edilmiş ve bu sistem kullanılarak deneysel olarak gaz-katı iki fazlı akışında katı konsantrasyonu ve katı kütle akısının belirlenmesinde kullanılmıştır. Ortalama gaz hızı soğuk modelde yaklaşık 4,0 m/s olarak tutulmuştur. Katı kütle akıları (yukarı, aşağı, net) izokinetik örnekleme sistemi ile dolaşımlı akışkan yatak kolonunda düşeyde ve radyal yönde üçer seviyede ölçülmüştür. Örnekleme sisteminin, içerisindeki katı partiküllerin yanmakta olduğu bir akışta kullanılması durumunda, yanabilir katı partiküllerin yanmasının durdurulması ve taşınarak toplanması amacıyla azot gazı kullanılmıştır. Yanma odası içerisinde, iki fazlı akış içerisinde mevcut bulunan toplam katı konsantrasyonunun deneysel olarak belirlenmesinde deneysel hata analizi yapılmıştır. Yapılan hata analizi sonucunda emme hızının katı kütle akısının belirlenmesinde büyük önem taşıdığı ve izokinetik örneklemeden uzaklaşıldıkça % 400 1ère varan hatalarla karşılaşılmıştır.

Abstract

In the gas-solid two-phase flow, to determine the solid-gas concentration and solid mass flux, various methods like gravimetric, optic, electronic, etc. are used. Each method has its own using areas according to its characteristics and working principles. In this study, the isokinetic sampling, which is a gravimetric sampling method and its applications, are examined in detail. First of all, an isokinetic sampling system has been designed and produced. After that, this system has been used experimentally in determining the solid-gas concentration in the gas-solid two-phase flow and the solid mass flux in the cold fluidizing and different working conditions. Mean gas velocity in the column is about 4.0 m/s in the cold model. Solid mass fluxes were measured in radial direction using isokinetic sampling system in three levels. In the case when the sampling system is used in a kind of flow that the solid particles inside the flow are burning, nitrogen gas has been used to stop the burning of the combustible solid particles and to replace them. Error analysis has been made in determining experimentally the overall solid concentration that is present in the two-phase flow in the combustion chamber. When the results of the error analysis are taken into consideration, it has been seen that, in determining the solid mass flux, suction velocity plays a very important role and around 400 % errors has been found when we move away from the isokinetic sample.