Konvansiyonel tip gaz yakıcı cihazlarda tek kademeli fanların frekans kontrollü fana dönüştürülerek performansının deneysel olarak incelenmesi
In conventional type gas burning devices; experimental investigation of the performance of single stage fans by transforming them into frequency controlled fans
Yazar: ÇAĞRI BULUT
Danışman: DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM VARİYENLİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, hermetik gaz yakıcı cihazlarda LPG'nin yanması sonucu açığa çıkan baca gazların emisyon değerleri ve harcanan yakıt miktarı göz önüne alınarak her zaman optimum düzeyde yanma gerçekleştirilmek istenmiştir. LPG'nin yanması için hava ile %2 – 9, doğalgazın ise %5 – 15 arasında karışması gerekmektedir. En ideal karışım oranı ise doğalgaz için %9, LPG için ise %6,5'tir. Hermetik gaz yakıcı cihazlarda bulunan tek ve/veya iki kademeli fanlar her zaman hava-yakıt karışım oranını en ideal şekilde sağlayamamaktadır. Tasarlanan deney setinde, enerjinin daha verimli bir şekilde kullanımını sağlamak ve çevresel etkilerini minimuma indirmek amaçlanmıştır. Deney setinde, laboratuvar şartlarından dolayı yakıt olarak LPG kullanılmıştır. Deneyler, yaz konumunda, kullanım suyu debisi 3, 4 ve 5 lt/dk için her bir debide kullanım suyu sıcaklığı 40, 45 ve 50 °C'de, tasarlanan elektronik devre kartı vasıtası ile kombi fan hızı 8.6, 9.6, 10.6 ve 11,6 m/s hızlarda deneyler yapılmıştır. Deneylerin sonucunda, harcanan yakıt miktarının değişimi ve baca gazı analizleri yapılarak sistem performansı deneysel olarak incelenmiştir. Yapılan çalışma sonunda kullanım suyu debisi 5 lt/dk ve kombi fan hızı minimum seviyede (8,6m/s) iken 10 dakikalık ölçüm sonucu harcanan yakıt miktarı 210 g, CO emisyon değeri 165 ppm ve NO emisyon değeri 79 ppm olarak ölçülmüştür. Kullanım suyu debisi 5 lt/dk ve kombi fan hızı maksimum seviyede (11,6 m/s) iken 10 dakikalık ölçüm sonucu harcanan yakıt miktarı 210 g, CO emisyon değeri 232 ppm ve NO emisyon değeri 65 ppm olarak ölçülmüştür. Gözlemlenen sonuçlar yakıt miktarında değişim olmadığı ve fan hızı artırıldığında CO emisyon değerinin arttığı, NOx emisyonlarında ise azalma olduğu gözlemlenmiştir.  Konfor şartları göz önüne alındığında aylık 30 saat sıcak su kullanımında 3 lt/dk debi ve 45 °C kullanım suyu için LPG yakıtı kullanıldığında yapılan deneyler sonucu aylık 215 TL maliyet çıkmaktadır. Aynı zamanda NOx emisyonlarının ErP yönetmeliği kapsamında yaklaşık olarak uygun olduğu, harcanan yakıt miktarı da diğer debi ve kullanım suyu sıcaklıklarına göre de uygun olduğu yapılan deneyler sonucu göstermiştir. Deneyde fan hızı maksimum fan hızından, minimum fan hızına indirildiğinde suyun sıcaklık değerlerinde 1-2 °C artış gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, considering the emission values of the flue gases released as a result of the combustion of LPG and the amount of fuel consumed in hermetic gas burning devices, it was always desired to achieve optimum combustion. For LPG to burn, it must mix with air between 2 - 9% and natural gas between 5 - 15%. The ideal mixing ratio is 9% for natural gas and 6.5% for LPG. Single and / or two-stage fans in hermetic gas burning devices cannot always provide the optimum air-fuel mixture ratio. In the experimental set designed, it was aimed to use energy more efficiently and to minimize its environmental effects. LPG was used as fuel in the experiment set due to laboratory conditions. Experiments, in summer mode, for 3, 4 and 5 lt / min domestic water temperature at 40, 45 and 50 ° C, the combi fan speed is 8.6, 9.6, 10.6 and 11, by means of the designed electronic circuit board Experiments were conducted at speeds of 6 m / s. As a result of the experiments, the system performance was investigated experimentally by performing the change in the amount of fuel spent and flue gas analysis. At the end of the study, while the water flow rate was 5 lt / min and the combi fan speed was at the minimum level (8.6m / s), the spent fuel amount was measured as 210 g, the CO emission value as 165 ppm and the NO emission value as 79 ppm as a result of the 10-minute measurement. While the tap water flow rate is 5 lt / min and the combi fan speed is at the maximum level (11.6 m / s), the spent fuel amount is 210 g, the CO emission value is 232 ppm and the NO emission value is 65 ppm after 10 minutes of measurement. Considering the comfort conditions, a monthly cost of 215 TL is incurred as a result of the experiments conducted when using LPG fuel for 30 hours of hot water usage, 3 lt / min flow rate and 45 ° C domestic water. At the same time, the results of the experiments have shown that NOx emissions are approximately appropriate within the scope of the ErP regulation, and the amount of fuel spent is also suitable for other flow rates and water temperatures. In the experiment, when the fan speed was reduced from the maximum fan speed to the minimum fan speed, an increase of 1-2 ° C was observed in the temperature values of the water.