Küçük bir turbojet motor için yanma odası tasarımı, testi ve termodinamik analizi
Combustor design, test and thermodynamic analysis for a small scale turbojet engine
Yazar: AHMET TOPAL
Danışman: DOÇ. DR. ÖNDER TURAN ; YRD. DOÇ. DR. SITKI USLU
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aircraft Engineering

Özet:
Bu tezde, 400 N itkiye sahip küçük bir turbojet motorun hava parçalamalı, yakıt hava püskürtücülü yakıt besleme sistemine sahip düz akışlı bir yanma odasının tasarımı, performans testi ve termodinamik analizi yapılmıştır. Tez çalışması, düz akışlı bir yanma odası kavramsal, ön ve detay tasarım süreçlerini içermektedir. Yanma odası performans testlerinin gerçekleştirilebilmesi amacıyla ülkemizde ilk kez atmosferik bir yanma odası test düzeneğinin tasarımı ve kurulumu gerçekleştirilmiştir. Test sisteminde gerçekleştirilen deneysel çalışmalar sonucunda; yanma odasına ait basınç düşümü, çıkış sıcaklık profili, emisyon profilleri ve gömlek metal sıcaklığı parametreleri deneysel olarak ölçülerek teorik hesaplamalarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca yine bu çalışma kapsamında, ön tasarım hesaplamalarının daha etkin ve hızlı gerçekleştirilebilmesi için PreCoDe ismi verilen özgün bir akış yolu tasarım kodu geliştirilmiş ve doğrulanmıştır. Yazılımla hesaplanan maksimum gömlek metal sıcaklığı,  sayısal hesaplamalarla 953 K, termal boya sonuçlarında ise 969 K olarak bulunmuş olup, teorik değerlerle deneysel sonuçların tutarlı olduğu görülmektedir. Son olarak da elde edilen yanma odası deneysel verileriyle ekserji hesaplamaları gerçekleştirilmiş ve yanma odası ekserji verimi % 49.4 olarak bulunmuştur. Yapılan bu tez çalışmasının önemli sonuçlarından biri ise gerçekleştirilen teorik hesaplamalar, tasarlanan test sistemi ve yapılan deneysel çalışmalarla, ülkemizde tasarlanacak olan gaz türbini yanma odasına ait AR-GE çalışmalarına önemli katkılar sağlayacak olmasıdır.

Abstract:
In this thesis; design, test and thermodynamic analysis of a through flow combustor that has an air-blast fuel-air injector fuel supply system for 400 N thrust level turbojet engine is analyzed. Thesis study includes conceptual, preliminary and detailed design phases of a through flow combustor. Within the present studies, an atmospheric combustor test rig, its first kind in the country, has been designed and built in order to carry out the performance tests of the combustor. As a result of the conducted experiments in the test system; combustor pressure drop, exit gas temperature profile, emission profiles and liner metal temperatures have been experimentally measured and compared with theoretical calculations. Moreover; in scope of this study, an original flowpath design code, PreCoDe, has been developed and validated to perform preliminary design calculations in a more effective and faster way. The numerical calculations calculated by software predict a peak liner metal temperature of 953 K while thermal paint results show a temperature of 969 K that indeed shows a good agreement between the predictions and measurements. Finally, exergy calculations have been performed based on the experimental data and combustor exergy efficiency has been found as 49.4 %. The theoretical and experimental research activities carried out within the scope of the present thesis should greatly enhance further research and development studies of gas turbine combustor in our country by performed theoretical calculations, designed test system and conducted experimental studies.