Ön karışımlı bir model gaz türbin yakıcısında helyum seyreltmesinin metan alev karakteristiğine etkisi
The effect of helium dilution on methane flame characteristics in a premixed model gas turbine combuster
Yazar: ADEM ALTINAY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BUĞRAHAN ALABAŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Metan gazı günümüzde en çok kullanılan fosil yakıtlardan biridir.Metan gazı en düşük karbon/hidrojen oranına sahiptir. Metan gazının düşük karbon/hidrojen oranına sahip olması ve yanma sonucunda oluşan ürünlerin birçok yakıta göre daha temiz olması sebebiyle bir çok araştırmacı metan gazı üzerine çalışmalar yapmıştır. Bu çalışmalarda saf metan ve metan üzerine farklı yanıcılar eklenerek deney sonuçları değerlendirilmiştir. Günümüzde artan enerji ihtiyacı bu çalışmaları daha önemli hale getirmektedir ve enerji üzerine olan çalışmalar yoğunlukla devam etmektedir. Bu nedenle bu çalışmada metan üzerine farklı oranlarda ve farklı şartlarda Helyum seyrelticisi eklenerek sonuçlar değerlendirilmiştir.
Bu çalışmada ilk olarak model gaz türbini yakıcısının ısıl gücü 3 kW olarak belirlenmiş ve yakıcı çıkışındaki girdap üretecinin girdap sayısı 1 olarak sabit tutulmuştur. Helyum seyreltmesi toplam yakıt ve seyreltici karışımının hacimsel olarak %10'u Helyum olacak şekilde seyreltmeye başlanmıştır ve sırasıyla %20, %30, %40 ve %45 Helyum seyreltmesi durumları incelenmiştir. 
Bu çalışmada ikinci olarak yine model gaz türbini yakıcısının ısıl gücü 3 kW olarak sabit tutulmuş ve 1,6 girdap sayısına sahip girdap üreteci kullanılmıştır. Hacimsel olarak metan alevine %20 sabit değerde Helyum seyreltmesi ilave ederek deney yapılmıştır.  Yanma odası sıcaklık dağılımı ve emisyon değerlerinin araştırılması için eşdeğerlik oranları sırayla 0.7, 0.8, 0.9, 1.0 ve 1.1 değerlerinde değiştirilmiş ve değerler test edilmiştir.  
Deneysel bir ön karışımlı yanma odasında yapılan bu çalışmada girdap destekli alevin yanma karakteristiği ve emisyon değerleri tespit edilmiştir. Helyum gazının düşük yoğunluğa sahip olması nedeniyle metana eklenen helyum seyrelticisinin düşük seyreltme oranlarında kararsızlık üzerine belirgin bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Fakat helyum oranının yükseltilmesi ile kararsızlık azaltma üzerine etkisinin olduğu tespit edilmiştir. Aynı zamanda CO ve NOx emisyonlarının azaldığı tespit edilmiştir.
Anahtar kelimeler: Ön Karışımlı Yanma, Girdap Sayısı, Sıcaklık, Emisyon, Akustik Zorlama

Abstract:
Methane gas is one of the most used fossils fuels today. Methane gas has the lowest carbon/hydrogen ratio. Many researchers have worked on methane gas because methane gas has a low carbon/hydrogen ratio and the products formed as a result of combustion are clenaer than many fuels. In these studies, experimantal results were evaluated by adding different combustibles to methane and pure methane. Nowadays, the increasing need for energy makes these studies more important and studies on energy continue intensively. Therefore, in this study, the results were evaluated by adding Helium diluent to methane at different rates and under different conditions. 
In this study, firstly, the thermal power of the model gas turbine burner was determined as 3 kW and the swirl number of the swirl generator at the burner outlet was kept constant as 1. Helium dilution was started to be diluted to %10 Helium by volume of the total fuel and diluent mixture and the cases of %20, %30, %40 and %45 Helium dilution, respectively, were investigated. 
In this study, secondly, the thermal power of the model gas turbine burner was kept constant as 3 kW and the swirl number of the swirl generator is used as 1.6. The experiment was conducted by adding Helium dilution at a constant value of %20 volumetrically to the methane flame. To investigate the combustion chamber temperature distribution and emission values, the equivalance ratios were changed to 0.7, 0.8, 0.9, 1.0 and 1.1 , respectively, and values tested.
In this study , which was carried out in an experimental premixed combustion chamber , the combustion characteristics and emission values of swirl supported flame were determined. Due to the low density of helium gas, it was determined that the helium diluent added to methane did not have a significant effect on the instability at low dilution rates. However, it has been determined that increasing the helium ratio has an effect on the instability reduction.At the same time, it was determined that CO and NOx emissions decreased.
Keywords: Premixed Combustion, Swirl Number, Temperature, Emission, Acoustic Forcing.