Karşı basınçlı doğal gaz kazanlarında yanma olayının matematik modellenmesi

Abstract

Karşı basınçlı kazanlar kompaktlık, çalışma kolaylığı, çalışma parametrelerini ayarlama, daha iyi yanma karakteristikleri ve yüksek konvektif ısı transferi oram özelliklerinden dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada karşı basınçlı kazanların yanma odaları ısı transferi özellikleri açısından incelenmiştir. Bu amaçla yanma odası iki boyutlu eksenel simetriye sahip bir ucu kapalı silindir hacim olarak düşünülmüştür. Matematik model, yanmasız (soğuk akış) ve yanmalı (sıcak akış) iki ayrı durum için elde edilmiştir. Yanma olayı ve ışınım dolaylı olarak tanımlanan alev bölgesinde ısı üretim kaynağı yerleştirilerek gözönüne alınmıştır. Silindirik ve eksenel simetriye sahip iki boyutlu akış hali için elde edilen süreklilik, momentum ve enerji denklemleri k-e türbülans modeli kullanılarak sayısal olarak çözülmüştür. Çözümde TEACH adlı bilgisayar yazılım esaslı modifiye edilmiş bir paket program kullanılmıştır. Farklı geometrik oranlar ve çalışma şartlan için elde edilen sayısal çözümler grafikler halinde verilmiştir. Elde edilen sonuçların, deneysel sonuçlar ve pratik uygulamalarla karşılaştırıldığında başarılı olduğu görülmüştür.

Recently, reversed flow furnaces are used widely due to their compactness, ease of operation and adjustment of operational parameters, better combustion characteristics and high convective heat transfer rates. In this study, combustion rooms of reversed flow furnaces are investigated from viewpoint of their heat transfer characteristics. To do this, combustion room is considered as cylindirical space closed at one end so that it allows for a two dimensional symmetrical analysis. The mathematical model is established for two different cases, one being cold flow (no combustion) and the other flow with combustion. Combustion and radiation heat transfer are simulated with a cylindirical heat source core of defined dimensions. Continuity, momentum and energy equations, obtained for two dimensional cylindirical geometry, have been solved numerically with introduction of k-e turbulence model. A TEACH based and modified solution code have been utilized for numerical solution. The graphical results, obtained for various geometrical dimensionless parameters and operational conditions, have been presented. Comparison of numerical solutions with other numerical alternatives and experimental results shows good agreement.