Ulusal Metroloji Enstitüsü yapımı referans gaz kalorimetresi ile yüksek saflıktaki (%99,995) referans metan gazının üst ısıl değerinin deneysel olarak ölçülerek belirsizlik hesaplarının yapılması
Measuring the gross calorific value of high purity (99.995%) reference methane gas and estimating of the associated uncertainty with a reference gas calorimeter made by the National Metrology Institute
Yazar: KEMAL ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. ERDOĞAN TARCAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Belirsizlik = Uncertainty ; Isıl işlem = Heat treatment ; Kalorimetre = Calorimeter ; Sıcaklık = Temperature

Özet:
Doğal gaz diğer gazlar içerisinde en yaygın olarak enerjisinden yararlanılan enerji kaynağıdır. Bu nedenle enerji değerinin oldukça yüksek hassasiyetle ölçülmesi kullanıcı ve satıcılar için büyük önem arz eder. Bu çalışmada doğal gaz içeriğinde yüksek oranda bulunan metan gazının ISO EN 6976 2016 standardında belirtilen ısıl değerine en yakın üst ısıl değerini elde etmek için yaptığımız referans kalorimetre ve onunla yapılan ölçümlerin değerlendirilmesi yapılmıştır. Referans kalorimetre, TÜBİTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu) Ulusal Metroloji Enstitüsü'nün ölçebileceği en iyi hassasiyete sahip sıcaklık, kütle, güç, akış kontrol, atık su soğurma, atık gaz ölçüm sistemleri ve dış ortamdan ısı alışverişi yapmayacak şekilde yalıtılmış sıcaklık kontrollü kararlı sıcaklık kaynakları kullanılarak tasarlanmıştır. Tüm ölçümlerde kalibrasyonu yapılmış sertifikalı ölçü aletleri kullanılmıştır. Deneyler 25 °C sıcaklık değerinde yapılmıştır. Referans gaz olarak %99,995 saflıkta metan gazı kullanılmış ve yapılan ölçümler sonucunda % 0,1- 0,5 arasında değişen oranlarda hata ile deneysel veriler elde edilmiştir. Deneysel verilerden yaptığımız analizler üst ısıl değerdeki en büyük hatanın sıcaklık ve kütle ölçümlerinden geldiğini göstermiştir.

Abstract:
Natural gas is the most widely used energy source among other gases. For this reason, measuring the energy value with very high precision is of great importance for users and sellers. In this study, with the reference calorimeter designed, it was aimed to obtain the closest calorific value to the methane gas which is the main component of the natural gas and specified in the ISO EN 6976 2016 standard. The measurements made with the designed and manufactured reference calorimeter were evaluated. The reference calorimeter can measure temperature, mass, power, amount of waste water absorbed, type and amount of waste gas with the highest precision that TUBITAK-UME (The Scientific and Technological Research Council of Turkey)-(National Metrology Institute) designed. Measurements made with the designed calorimeter were insulated so that there is no heat exchange from the external environment while the gas flow rate and temperature provided by using stable temperature sources are controlled. Certified calibration instruments were used in all measurements. The experiments were carried out at a temperature of 25 °C. The methane gas with 99,995 % purity was used as the reference gas and as a result of the measurements; experimental data were obtained with errors ranging from 0.1- 0.5 %. Analyzes from experimental data have shown that the greatest error in gross calorific value comes from temperature and mass measurements.