Özgün Bir Baca Gazı Kondenserinin Geliştirilmesi ve Deneysel Olarak İncelenmesi

Year 2022, Volume: 63 Issue: 709, 689 - 708, 30.12.2022

Karani Kurtuluş

https://doi.org/10.46399/muhendismakina.1124671

Abstract

Dünyada ihtiyaç olan enerjinin büyük kısmı halen fosil yakıtlarla sağlanmaktadır. Küresel salgın, savaşlar, doğal afetler vb. sebeplerden dolayı enerji maliyetleri her geçen gün artmaktadır. Bundan dolayı enerji verimli sistemlere rağbet artmaktadır. Bu çalışmada, doğalgaz kaynaklı bir kazanın atık baca gazı ısısı kondenserle geri kazanılmıştır. Öncelikle analitik hesaplamalar ile kondenser boyutlandırılmıştır. Daha verimli ısı geri kazanımı için gövde ve boru tarafında homojen akışkan dağılımı amaçlanmıştır ve bunun için HAD analizleri yürütülerek nihai tasarım, analiz sonuçlarına göre belirlenmiştir. Sonrasında kondenser üzerinde performans deneyleri gerçekleştirilmiş olup, analitik hesaplar ile %94 oranında doğrulanmıştır. Ayrıca nihai tasarımda gövde tarafındaki akışın homojen olduğu termal kamerayla ispatlanmıştır.

Keywords

Kondenser, atık ısı geri kazanımı, HAD analizi, baca gazı, homojen akış

Thanks

Enorpa San. Tic. Ltd. Şti’ ye çalışmaya vermiş olduğu desteklerinden dolayı teşekkür ederim.

Design and Experimental Investigation of Novel Flue Gas Condenser

Abstract

Most of the energy needed by the world has still been provided by fossil fuels. Energy costs are increasing day by day due to pandemics, wars, natural disasters, etc. Therefore, the need for energy-efficient systems is increasing. This study recovered the waste heat of a natural gas-fired boiler with a flue gas condenser. First, the condenser heat transfer surface area was determined by analytical calculations. Then, the final design was obtained by CFD analysis to make homogeneous fluid distribution on the shell and tube sides. Finally, performance tests were carried out on the condenser. According to the test results, the analytical calculations were confirmed by 94%. In addition, in the final design, the homogeneity of the flow on the shell side has been proven by the thermal camera images.

Keywords

Condenser, waster heat recovery, CFD analysis, flue gas, homogeneous flow

References

• Chiou-Wei, S.Z., Zhu, Z., Chen, S.H., Hsueh, S.P. 2016. “Controlling for relevant variables: energy consumption and economic growth nexus revisited in an EGARCH-M (Exponential GARCH-in-Mean) model”, Energy, 109, 391–399.
• Kılıç, A. E., Arcaklıoğlu, E. 2022. “Doğalgaz Yakıtlı Bir Kombine Çevrim Santralinin Enerji ve Ekserji Analizi: Parametrik Çalışma”. Politeknik Dergisi, 1-1. DOI: 10.2339/politeknik.1038817
• Cozzi, L., Gould, T. 2020. “World Energy Outlook 2020”, 2050, 1-461.
• Özen, E. 2020. “Doğalgaz Sektör Görünümü”, Türkiye’nin Enerji Görünümü 2020 Oda Raporu, MMO Makine Mühendisleri Odası.
• Yılankırkan, N., Doğan, H. 2020. “Türkiye’nin Enerji Görünümü ve 2023 Yılı Birincil Enerji Arz Projeksiyonu”, Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, 10(2), 77-92.
• Osakabe, M., Ishida, K., Yagi, K., Itoh, T., Ohmasa, K. 2001. “Condensation heat transfer on tubes in actual flue gas”, Heat Transfer-Asian Res, 30 (2), 139–151.
• Wang, Y., Zhao, Q., Zhou, Q., Kang, Z., Tao, W. 2013. “Experimental and numerical studies on actual flue gas condensation heat transfer in a left–right symmetric internally finned tube”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 64, 10-20.
• Bespalov, V., Beljaev, L., Melnikov, D. 2015. “Using air for increasing the depth of the flue gas heat recovery”, In MATEC Web of Conferences, EDP Sciences, 37, 01009.
• Çomaklı, K., Terhan, M. 2015. “Doğalgaz Yakıtlı Kazandan Çıkan Atık Baca Gazının Ekserji Analizi”, Mühendis ve Makina, 56, 670, 58-64.
• Terhan, M., Comakli, K. 2016. “Design and economic analysis of a flue gas condenser to recover latent heat from exhaust flue gas”, Applied Thermal Engineering, 100, 1007-1015.
• Cortina, M. 2006. “Flue gas condenser for biomass boilers”, MSc Thesis, Lulea University of Technology, Sweden.
• Comakli, K. 2008. “Economic and environmental comparison of natural gas firedconventional and condensing combi boilers”, J. Energy Inst., 81, 4, 242–246.
• Cortina, M. 2006. “Flue Gas Condenser for Biomass Boilers, Lulea University of Technology Department of Applied Physics and Mechanical Engineering”, Master’s Thesis, Sweden, 1-76.
• Tokgöz, N., Özgün, Ö. 2019. “Atık Isı Geri Kazanım Sistemlerine Yönelik Literatür Araştırması ve Sanayiden Örnek Vaka İncelemesi”. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(2), 57-72.
• Çengel, Y.A., Boles, M.A. 2008. Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik, Literatür Yayıncılık, 867s, İstanbul.
• Klein, S. A. 2008. “Engineering Equation Solver (EES)”, Academic Commercial V8.208. F-Chart Software, ABD.
• Boston, MA. 2001. “A market assessment for condensing boilers in commercial heating applications”, Consortium for Energy Efficiency (CEE).
• Dittus, F.W., Boelter. L.M.K. 1930. “University of California Publications on Engineering 2”, p. 433.
• Okan, KON., Yüksel, B. 2015. “Binaların Isı Merkezlerinde Bulunan Kalorifer Kazanlarının Yanma Havası ve Hava Fazlalık Katsayılarına Göre Yanma Gazlarının Özelliklerindeki Değişim”, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 17,2, 15-27.
• Genceli, O. F. 2005. Isı değiştiricileri. Birsen Yayınevi, İstanbul.
• Zukauskas, A. 1972. “Heat Transfer From Tubes in Cross Flow”, Advanced Heat Transfer, vol. 8, s.93.
• Nusselt, W. 1916. “Die Oberflaechenkondensation des wasserdampfes”, VDIZ, 60, s.541.
• Çengel, Y. A., Tanyıldızı, V., Dağtekin, İ. 2011. Isı ve kütle transferi, Güven Kitabevi, İzmir.
• Launder, B. E., Spalding, D. B. 1972. “Lectures in mathematical models of turbulence”.
• ANSYS-Fluent. 2013. Version 14.5, User’s Guide, Fluent Inc., Lebanon (NH).