Biyogaz yanmasının farklı seyrelticiler altında yanma kararsızlığının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of combustion instability of the biogas combustion under different diluents
Yazar: YAKUP ÇAM
Danışman: DOÇ. DR. MURAT TAŞTAN ; DOÇ. DR. BUĞRAHAN ALABAŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Çevre dostu ve yakıt ekonomisine sahip gaz türbinli motorlar geliştirme hedefleri için fosil yakıtlara alternatif temiz enerji kaynakları ve düşük emisyon kabiliyetli yakıcıların kullanımı önem arz etmektedir. Bu tür yakıcılarda meydana gelen ısı dalgaları ve termal akustikler alev davranışı üzerinde olumsuz etkiye sahip olmakta ve yanma kararsızlığı oluşturmaktadır. Alternatif bir yakıt olarak biyogazın üretimi ve kullanımı giderek artmaktadır. Çoğunlukla bitkisel ve hayvansal artıkların anaerobik ayrışmasından elde edilen biyogaz büyük oranda metan ve karbondioksitten meydana gelmekle birlikte az miktarlarda ve seyreltici etkiye sahip azot, argon, hidrojen sülfür, su buharı içerir.
Bu tez çalışmasında laboratuvar ortamında metan ve karbondioksit gazlarından biyogaz elde edilmiş ve ön karışımlı yanma tekniğiyle yanma kararsızlıkları ve emisyon davranışları incelenmiştir. Azot ve argon seyreltici gazlar olarak kullanılmıştır. Farklı girdap üreteçleri de kullanılarak yanma kararsızlığının ve emisyon gazlarının optimum düzeyde azaldığı durumları tahmin etmeye çalışılmıştır. Yanma odasında kullanılan iki hoparlör vasıtasıyla değişken frekanslarda sinüzoidal ses dalgaları elde edilmiş ve alev zorlanmıştır. Sıcaklık, dinamik/statik basınç, ışık şiddeti, emisyon verileri ve alev görüntüleri alınmıştır. Seyreltici oranı, seyreltici türü ve girdap sayısının alev davranışı üzerine etkileri incelenmiştir. Sonuçlar, seyreltmenin alev sıcaklığını ve ışık şiddetini azalttığını göstermektedir. Ayrıca, argon azota göre daha olumlu seyreltme etkileri göstermiş ve dinamik basınç değişimlerini baskılama da daha etkin olmuştur. Her iki seyreltici gaz da, NOx ve CO emisyon değerlerini artırmıştır.
Anahtar Kelimeler: Biyogaz, Yanma Kararsızlıkları, Seyrelticiler, Emisyonlar

Abstract:
The use of alternative clean energy sources to fossil fuels and low-emission burners is important for the development of environmentally friendly and fuel-efficient gas turbine engines. Heat waves and thermal acoustics occurring in such burners have a negative effect on flame behavior and create combustion instability. The production and use of biogas as an alternative fuel is increasing. Biogas, which is mostly obtained from the anaerobic decomposition of plant and animal residues, consists largely of methane and carbon dioxide, but also contains small amounts of nitrogen, argon, hydrogen sulfide and water vapor, which have a diluting effect. In this thesis study, biogas was obtained from methane and carbon dioxide gases in the laboratory environment and combustion instabilities and emission behaviors were examined with the premixed combustion technique. Nitrogen and argon were used as diluting gases. By using different swirl generators, it has been tried to predict the situations in which combustion instability and emission gases are reduced at the optimum level. Sinusoidal sound waves at variable frequencies were obtained through two speakers used in the combustion chamber and the flame was forced. Temperature, dynamic/static pressure, luminous intensity, emission data and flame images were taken. The effects of diluent ratio, diluent type and swirl number on flame behavior were examined. The results show that dilution reduces flame temperature and light intensity. Furthermore, argon showed more positive dilution effects than nitrogen and was more effective in suppressing dynamic pressure changes. Both diluent gases increased NOx and CO emission values.
Keywords: Biogas, Combustion instabilities, Diluents, Emissions