Gaz türbinli motorlarda kullanılan model bir yakıcıda doğal gaz yanmasının sayısal analizi
Numerical analysis of natural gas combustion in a model combustion chamber of gas turbine engine
Yazar: SELİM TANGÖZ
Danışman: DOÇ. DR. NAFİZ KAHRAMAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Sivil Havacılık = Civil Aviation
Dizin: Doğal gaz = Natural gas ; Yanma = Combustion

Özet:
Uçaklar, güvenli ve hızlı olmalarından dolayı ulaşım sektöründe sık sık tercih edilmektedirler. Ulaşım aracı olarak kullanılan bir uçağın en önemli parçası itme kuvvetini sağlayan güç sistemleridir. Güç sistemleri yakıtın kimyasal enerjisinin itki kuvvetine dönüştürüldüğü kısımlardır. Bu dönüşüm motorlar içerisinde yer alan yanma odalarında başlamaktadır. Yanma odalarının performansı uçakların verimliliğini doğrudan etkiler. Bu sebepten, yanma odası performansını belirleyen yanma verimi, yanma odası çıkış sıcaklığı, basınç kayıpları, yanma stabilizesi, özgül yakıt tüketimi ve emisyon analizleri çok önemlidir. Bunun yanında, standart uçak yakıtlarının hızla tükenmesi ve ekonomik olmaması alternatif yakıt türlerini önemli hale getirmektedir.Bu tez çalışmasında, standart uçak yakıtı olan kerozin ve kullanımı hızla artan doğal gaz, Rolls-Royce Nene turbojet motorunun yanma odasında hava ile tepkimeye sokularak, yanma odası performans analizleri sayısal olarak incelendi. Çözümlemeler, aksi-simetrik geometrili yanma odası oluşturularak Fluent 6.1.22 programında yapıldı. Bu çözümlemeler, farklı hava yakıt oranlarında (40?H/Y?200) ve yanma odasına 1480, 2290 ve 2980 kW güç verilen 10000, 11000 ve 12000 rpm motor devirlerinde incelendi. Elde edilen sonuçlar, grafikler ile birlikte bu çalışmada sunulmuştur.Yapılan analizlerde, H/Y oranı artarken, basınç kayıplarının arttığı, yanma odası çıkış sıcaklığının azaldığı, yanma veriminin ve yanma odası çıkış hızının önce arttığı sonra sabit kaldığı gözlendi. Ayrıca, doğal gazın kerozine göre avantajlı olduğu tespit edildi.Anahtar kelimeler: Yanma, kerozin, doğal gaz, gaz türbin yanma odası, HAD

Abstract:
Aircrafts are often preferred in the transportation sector due to the fact that they are quickly and safely. The most important components of an aircraft used as the transportation vehicle are power systems. Power systems are converted chemical energy of fuel to thrust. This transformation starts in the combustion chamber inside the engine. The performance of the combustion chamber affects the efficiency of the aircrafts. So, the combustion efficiencies, the temperature of the combustion chamber outlet, the pressure drop of the combustion chamber, combustion stability, specific fuel consumption and emissions determine the performance of the combustion chamber, are important. Furthermore, that the conventional fuels of aircrafts run rapidly out of and not became economically, alternative fuels makes important.In this study, the kerosene the conventional fuels of aircrafts and natural gas rapidly increasing the use of it react with the air in the combustion chamber of Rolls-Royce Nene turbojet engine and the performance of the combustion chamber is numerically investigated. The analyses were realized in the axis-symmetric geometry, using Fluent 6.1.22 program. The analyses were in the rates of the air-fuel (40?H/Y?200) and the combustion chamber has the power of 1480, 2290 and 2980 kW and the revolution of 10000, 11000 and 12000 rpm. The results obtained were graphically presented in this study.In these analyses, it is obtained that while H/Y is increasing, the pressure drop increase, the temperatures of combustion chamber outlet decrease, the combustion efficiencies and the exhaust velocity of the combustion chamber firstly increase than became constant. Moreover, it is showed that the natural gas have more advantages according to kerosene.Key words: Combustion, kerosene, natural gas, gas turbine combustion chamber, CFD