Dizel-bütanol ve dizel-biyodizel-bütanol karışımlarının sıvı yakıtlı bir kazanda yakılmasının deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of burning of diesel butanol and diesel-biodiesel-butanol blends in a liquid fuel boiler
Yazar: GÖKHAN KILIÇ
Danışman: PROF. DR. BAHİTTİN TOPALOĞLU
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde petrol için büyük savaşlar çıkmaktadır ve enerji her geçen gün daha önemli hale gelmektedir. Bundan dolayı gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler alternatif yakıtlar bulmaya ve mevcut enerjiyi daha verimli kullanmaya çalışmaktadırlar. Enerjiyi verimli kullanmak daha verimli yanma sağlamakla mümkündür. Bu çalışmada dizel-alkol karışımlarının bir kazanda yakılması deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Farklı oranlarda (%10,%20,%30) bütanol, dizel yakıt içerisine karıştırılarak deneyler yapılmıştır. Ayrıca biyodizelin olduğu 3'lü karışım ile de deneyler yapılmıştır. Deneysel çalışma laboratuvarda bulunan sıvı yakıtlı kazanda gerçekleştirilmiştir. Sayısal kısımda farklı püskürtme şekilleri (pressurized swirl atomizer ve solid cone) ve farklı hava giriş tipleri modellenmiştir. Hesaplamalar 3 boyutlu olarak yapılmıştır. Tüm modelleme çalışmalarında türlerin taşınım modeli kullanılmış, türbülans modeli olarak standart k-ε modeli seçilmiştir. Radyasyon modeli olarak P1 modeli kullanılmıştır. Dizel-bütanol karışımlarında karışım içerisindeki bütanol oranı arttıkça kazan içindeki maksimum sıcaklıklar düşmüştür. Yanma odasında daha iyi bir yanma sonucunda CO emisyonları 404 ppm'den 4.5 ppm gibi bir değere düşerek önemli ölçüde bir azalma sağlanmıştır. NOX emisyonlarında ise deneyler boyunca önemli ölçüde bir değişim gerçekleşmemiş ve emisyonlar yaklaşık 46-48 ppm civarlarında sabit kalmıştır.

Abstract:
Today there are big battles for oil and energy becomes more important every day. Therefore, developed and developing countries are trying to find alternative fuels and to use existing energy more efficiently. Energy efficient use is possible with more efficient combustion. In this study, the burning of diesel-alcohol mixtures in the boiler was experimentally and numerically investigated. Experiments were carried out by mixing butanol into diesel fuel at different ratios (10%, 20%, 30%). Experiments were also carried out with a triple mixture of biodiesel. The experimental work was carried out in a liquid-fueled boiler in the laboratory. In the numerical study different pressures (pressurized swirl atomizer and solid cone) and different air inlet types are modeled. Calculations are done in 3D. In all modeling studies, the transport model of the species was used and the standard k-ε model was chosen as the turbulence model. P1 model was used as radiation model. The higher the butanol content in the mixture in the diesel-butanol mixtures, the lower the maximum temperatures in the boiler. Better combustion in the combustion chamber resulted in a significant reduction in CO emissions from 404 ppm to 4.5 ppm. NOX emissions were not significantly changed during the experiments and the emissions remained stable at around 46-48 ppm.