Gaz türbini yanma odasında hidrojen ve hidrokarbon yanmasının modellenmesi ve NOx oluşumunun incelenmesi
Investigation of NOx hydrogen and hydrocarbon combustion in a gas turbine combustion chamber
Yazar: FİLİZ HIRKALIOĞLU
Danışman: DOÇ.DR. MUSTAFA İLBAŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
iiiGAZ TÜRB N YANMA ODASINDA H DROJEN VE H DROKARBONYANMASININ MODELLENMES VE NOX OLUŞUMUNUN NCELENMESFiliz HIRKALIOĞLUErciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri EnstitüsüYüksek Lisans Tezi, Ekim 2005Tez Danışmanı: Doç. Dr. Mustafa LBAŞÖZETBu çalışmada gaz türbini yanma odasının, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD)modellemesi gerçekleştirilmiştir. Stokiometrik şartlarda iki farklı geometrideki yanmaodasında hidrojen, metan ve propan yanması modellenmiştir. Yanma odasının tam silindirikve simetrik olması nedeniyle, modelleme iki boyutlu ve eksenel-simetik olarakgerçekleştirilmiştir.Bu tez çalışması 7 bölümden oluşmuştur. 1. bölümde giriş ve literatür araştırması yapılmıştır.2. bölümde yanma, hava kirliliği NOx oluşumu ve azaltma yöntemleri hakkında genel bilgilerverilmiştir. 3. bölümde gaz türbini yanma odaları ve özellikleri , gaz türbinlerinde yakıt olarakhidrojenin kullanılması hakkında genel bilgiler verilmiştir. 4. bölümde CFD hakkında bilgi vetemel denklemler verilmiştir. 5. bölümde ise gaz türbini yanma odası için CFD modellemesiaçıklanmış ve gerekli model şartları tanımlanmıştır. 6. bölümde CFD modelleme sonuçlarıgrafik halinde gösterilerek incelenmiştir. 7. bölümde de sonuç ve gelecek çalışmalar içinönerilerde bulunulmuştur.Modelleme sonucunda sıcaklık dağılımları, hız dağılımları ve NOx dahil gazkonsantrasyonları detaylı olarak elde edilmiştir. En yüksek sıcaklık ve NOx miktarınınhidrojen yanması sonucunda oluştuğu görülmüştür. Bu sonuçlara göre sıcaklığın az olduğubölgelerde NOx emisyon değerinin, sıcaklığın yüksek olduğu bölgelerdeki NOx emisyondeğerinden daha düşük olduğu, dolayısıyla da sıcaklıkla NOx emisyonu arasında doğruorantılı bir ilişki olduğu tesbit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Hidrojen, Metan, Propan, Yanma, Gaz Türbini

Abstract:
ivINVESTIGATION OF NOx EMISSION AND HYDROGEN AND HYDROCARBONCOMBUSTION IN A GAS TURBINE COMBUSTION CHAMBERFiliz HIRKALIOGLUErciyes University, Graduate School of Natural and Applied SciencesM. Sc. Thesis, October 2005Thesis Supervisor: Assoc. Prof. Mustafa LBAŞABSTRACTIn this study, CFD modelling of a gas turbine combustion chamber has been made. For astoichiometric conditions,combustion of hydrogen, methane and propane have been made byusing two basic diferent combustion chambers. As the combustion chamber is cylindiricaland axisymetrical CFD modelling was made two-dimensional and axi-symetrical.This thesis consists of seven chapters. In the first chapter, introduction and literature surveyare given. In the second chapter, general information about combustion, air pollution, NOxemission and reduction techniques of NOx emissions are given. In the third chapter,generalinformation characteristics that combustor of the gas turbine and fueled hydrogen gas turbineare given. In the fourth chapter, general information about CFD modelling and thefundamental equations are given In the fifth chapter, CFD modelling for a combustionchamber of gas a turbine and modelling condutions are described. In the sixth chapter, CFDmodelling results are presented in figures and examined.In the final chapter, conclusions andadvice for future studies are given.As a result of modelling, temperature distributions, velocity distributions and gasconsantrations incluiding NOx emissions have been performed. It was shown that maximumtemperature and maksimum NOx has been occured at the hydrogen combustion. It was alsoshown that value of NOx emissions in low temperature zones are less than the value of NOxemissions in high temperature zones.Keywords: Hydrogen, Methane, Propane, Combustion, Gas Turbine