Dergiler / Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi / 2019 / Cilt: 12 - Sayı: 3
Kaya Gazı Karışımlarının Yanma ve Emisyon Davranışlarının Laboratuvar Ölçekli Bir Yakıcıda Sayısal Olarak İncelenmesi
- Sayfa
- 1579–1589
- DOI
- —
Özet
Bu çalışmada, kaya gazı karışımlarının yanma ve emisyon davranışlarına yakıt bileşimi ve swirl sayısının etkileri laboratuvar ölçekli bir yakıcıda sayısal olarak incelenmiştir. Bu maksatla, deneysel olarak test edilmiş ön karışımlı bir yakıcının iki boyutlu bir modeli oluşturulmuştur. Bu modelde metan/hava yanması simule edilmiş ve elde edilen sonuçlar, oluşturulan modelin doğrulanması için deneysel veriler ile kıyaslanmıştır. Sayısal çalışmalar hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı, ANSYS/Fluent kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Test edilen kaya gazı karışımları; %86 CH4- %14 C2H6, %81 CH4- %10 C2H6- %9 N2 ve %58 CH4- %20 C2H6- %12 C3H8- %10 CO2’dir. İlgili karışımların yanma ve emisyon davranışları, yanma odası boyunca sıcaklık ve tür (CO2 ve NOx) dağılımları incelenerek belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar; %86 CH4- %14 C2H6 karışımının yanma ve emisyon performansı bakımından avantajlı olduğunu; NOx emisyonunun gaz kompozisyonuna ve swirl sayısına son derece bağımlı olduğunu ve eksenel sıcaklık değerleri ve reaksiyon hızının swirl sayısı ile doğru orantılı olduğunu göstermiştir.
Abstract
In this study, effects of gas composition and swirl number on combustion and emission behavior of shale gas mixtures were numerically investigated in a laboratory scale combustor. For this purpose, a two-dimensional model of an experimentally tested premixed combustor was formed. In this model, methane/air combustion was simulated, and achieved results were compared with experimental data to validate applicability of the model. Numerical studies were performed using computational fluid dynamics software, ANSYS/Fluent. Tested shale gas mixtures are; 86% CH4 - 14% C2H6, 81% CH4 - 10% C2H6 - 9% N2 and 58% CH4 - 20% C2H6 - 12% C3H8 - 10% CO2. Combustion and emission behavior of the respective mixtures were determined by examining temperature and species (CO2 and NOx) distributions throughout the combustion chamber. Results of this study showed that %86 CH4- %14 C2H6 mixture is favorable in terms of combustion and emission performance; emissions of NOx are highly dependent on gas composition and swirl number, and axial temperature values and reaction rate are directly proportional to swirl number.