Pülverize kömür yakıcısı aerodinamiğinin incelenmesi

Abstract

Yakma sistemlerinde yanma prosesinin temel bileşenlerinden biri olan yanma aerodinamiği bir yakıcı tasarımında ilk olarak ele alınması gereken konudur. Pülverize haldeki kömür partiküllerinin hava molekülleriyle en ideal şekilde karşılaşarak yanma veriminin yüksek olması ve kirletici emisyonların düşük olması için uygun bir girdap üreteci tasarlanmalıdır. Tasarımı yapılan girdap üreteci yanma prosesinde teknik koşulları sağlamalıdır. Bilhassa yanma odası içerisinde akışın geri dönüş bölgesi oluşturması ve bu bölgenin geometrisi yanma aerodinamiği üzerinde, dolayısıyla alev sıcaklığından tam yanmanın sağlanmasına ve kirletici emisyonların düşürülmesine kadar çok sayıda performans kriteri üzerinde etkilidir. Çalışma kapsamında ilk aşamada 250 kWt gücünde bir yanma odasını temsil eden soğuk test düzeneği kurularak hız ölçümleri yapılmış, daha sonra sonlu hacimler yoluyla sayısal çözüm deney sonuçlarıyla karşılaştırılarak doğrulanmıştır. 6 farklı kanat açısı, 4 farklı kanat eğim açısı ve 7 farklı momentum oranı bu aşamada incelenmiş ve toplamda 168 analiz gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar yanma aerodinamiği performans parametrelerine göre değerlendirilerek en uygun girdap üreteci belirlenmiştir. Bu çalışmayı farklı kılan, akış merkezinde geri dönüş bölgesinin oluşması ve geometrik şekli üzerindeki etkin faktörlerin etraflıca araştırılmış olması ve çok sayıda hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri ile desteklenmiş olmasıdır. Ayrıca yapılan literatür çalışmasında görüldüğü kadarıyla kanat eğim açısı da ilk defa incelenen bir parametredir. Elde edilen bulgulara göre incelenen her üç parametre de merkezi geri dönüş bölgesi oluşumu ve şekli üzerinde etkili olup, kanat açısı ve momentum oranının etkisi daha gözle görünürdür. En ideal geri dönüş bölgesi şekli 35.5° açıya sahip kanatlarda ve 20° - 25° aralığındaki kanat eğim açılarında gerçekleşmektedir. Ayrıca, optimum momentum oranı 0.38 ve 0.53 arasında, ortalama olarak 0.45 değerinde gözlenmiştir.