Paralel akışlı dikey şaft fırınlarında yanma olayının hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile sayısal modellemesi

Abstract

Artan endüstriyel faaliyetler ve her geçen gün artan nüfus, üretim ve tüketimi günden güne artırmaktadır. Bu üretim-tüketim döngüsünün her adımında enerji vazgeçilmez bir unsurdur. Enerji fiyatlarının giderek artması da bunun uygun bir şekilde ve daha verimli kullanımını gerektirmektedir. Önemli bir enerji kaynağı da kireçtaşıdır. Kireçtaşının yakılması sonucu elde edilen kireç, endüstride önemli ve geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu sebeple kireç üretim teknolojisinde kullanılan fırınların optimizasyonu ve iyileştirilmesi hem ekonomi açısından hem de kireç kalitesi ve çevre kirliliği açısından büyük önem taşımaktadır. Bu alanda ilerlemek, yeni fırınlar oluşturmak veya var olan fırınları geliştirmek gerekmektedir. Deneysel yöntemler, problemleri çözmek ve sayısal simülasyon sonuçlarını doğrulamak için son derece önemlidir. Ancak gerçek şaftlı kireç fırınlarında deney yapmak oldukça karmaşıktır. Bu sebeple ilk olarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) sayısal analizleri ile simülasyonlar gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada kireçtaşı yanması, dikey şaftlı kireç fırınında poroz ortam kullanılarak ve Star-CCM+ programı ile yanma olayı modellenerek sayısal analizi yapılmıştır. Bu amaçla yapılan çalışmada farklı porozite değerleri (ϕ=0,32, 0,6, 0,8), hava fazlalık katsayıları (λ=1, 1,3, 1,5, 2,0) ve farklı çaplarda fırın ve nozul geometrisi ile analizler gerçekleştirilmiştir. Analiz sonucunda sıcaklık dağılımı, CH4, CO ve hız değerleri karşılaştırılmıştır