Dolaşımlı akışkan yataklı bir kazanın soğuk deney düzeneği ile modellenmesi
Modelling of a circulating fluidized bed boiler via cold experimental setup
Yazar: KORAY ÖZDEMİR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN GÜLLÜCE
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Basınç düşmesi = Pressure drop ; Benzetim = Simulation ; Boyutlandırma = Dimensioning ; Dolaşımlı akışkan yatak = Circulating fluidized bed ; Soğuk model = Cold model

Özet:
GGelişen teknoloji ve beraberinde getirdiği gelişmeler doğrultusunda Dünya genelinde ve ülkemizde enerji ihtiyacı ve tüketimi de hızla artmaktadır. Bu noktada verimli ve çevre dostu olan dolaşımlı akışkan yataklı (DAY) kazan teknolojisi ön plana çıkmaktadır. DAY kazanda ısı ve kütle transferi, katı ve akışkan akış oranlarından doğrudan etkilenmektedir. Bu nedenle doğru bir DAY kazan tasarımı ve işletimi açısından sistem hidrodinamiğinin çok iyi bilinmesi gerekmektedir. DAY bir kazanda basınç düşümündeki değişiklikler, yatak içerisindeki katı yoğunluğu profilini dolayısıyla da ısı transfer yüzeylerindeki ısı transferi katsayısını doğrudan etkilemektedir. Ayrıca yatak içerisinde yanma ve dolaşım için gereken havayı basmak için kullanılan hava fanı kapasitesi de doğrudan yatak içi basınç düşümüne bağlıdır. Bu sebeple farklı çalışma parametreleri için basınç düşümü profillerinin bilinmesi önem arz etmektedir. Bu amaçla, bu çalışmada tasarımı yapılan bir DAY kazan, kazan geometrisi, hızı, tane boyutu gibi parametreleri içeren tam set boyutlandırma kuralları ile 1/15 oranında küçültülerek soğuk modeli oluşturulmuş ve farklı hava debisi, yatak malzemesi tane boyutu ve kütlesi gibi parametrelerin yatak basınç düşümüne etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Soğuk modelde elde edilen sonuçlar, boyutlandırma kuralları ile kazanın yoğun yatak, geçiş ve boş kolon bölgeleri için benzetilerek kazan için kapsamlı bir çalışma aralığı tahmin edilebilmiştir. Yatak toplam basınç düşümü, artan yatak malzemesi kütlesi ve artan birincil ve ikincil hava debisi ile artmakta, artan tane boyutu ile azalmaktadır. Yatak üst kısım basıncı, artan ikincil hava debisi/birincil hava debisi oranı ile doğrusal olarak artmaktadır.

Abstract:
In line with the developing technology and the developments it brings together, the energy demand and consumption in the World and our country are increasing rapidly. At this point, efficient and environmentally friendly circulating fluidized bed (CFB) boiler technology is at the forefront. In a CFB boiler, the heat and mass transfer is directly affected by the solid and the fluid flowrates. For this reason, the system hydrodynamics must be well known in terms of accurate CFB boiler design and operation. In a CFB boiler, changes in the boiler pressure drop directly affects the solid density profiles in the bed hence the heat transfer coefficient of heat transfer surface. In addition, the air fan capacity used to pump the air required for combustion and circulation in the bed is also directly dependent on the in-bed pressure drop. For this reason it is important to know the pressure drop profiles for different operating parameters. For this purpose, in this study, a designed CFB boiler is scaled down and cold modelled with a ratio of 1/15 using full set scaling relationships including parameters such as geometry, gas velocity, particle diameter and the effect of parameters such as different air flow rates, bed material particle size and mass on pressure drop through the bed is studied experimentally. Using the results obtained from the cold model a comprehensive operation ranges for dense bed, transition region and freeboard regions of boiler were able to estimated via scaling relationships. The bed total pressure drop increases with increasing bed material mass and increasing primary and secondary air flowrates, decreases with increasing particle size. Absolute pressure of the upper part of the bed increases linearly with increasing secondary air to primary air flowrates ratio.