Ön Karışımlı Model Bir Yakıcıda Propan Gazının Swirl Sayısı Değişimlerinde Yanma Karakteristiğinin Araştırılması

Öz

Çalışmamızda swirl sayısı değişimlerine verdiği tepkileri incelemek için propan gazı 0,4/0,8/1,2/1,6 swirl sayılarında yakılmıştır. Yanma sonucu oluşan alevin sıcaklık değeri, baca gazı sıcaklık değeri, emisyon değerleri, ışık şiddeti ve dinamik basınç değişimleri incelenmiştir. En yüksek sıcaklık 0,8 swirl’de, en düşük sıcaklık ise 1,2 swirl’de ölçülmüştür. Eksenel mesafede ölçülen sıcaklık trendlerinde, 0,2-0,8 swirl sayıları arasında, swirl sayısı arttıkça sıcaklık düşmüş, ancak 1,2 ve 1,6 swirl sayıları arasında sıcaklık 1,6’da daha yüksek ölçülmüştür. Swirl sayısının değişimi baca gazı sıcaklık değerlerini büyük oranlarda değiştirmemiştir. Swirl sayısının artışı ile CO, CO2 NOx emisyonları azalmıştır. NOx emisyonları için bu çalışmada kullanılan ölçü cihazının tolerans değerlerinde verimli sonuçlar elde edilememekle birlikte, yapılan çalışma ile, NOx emisyonundaki değişimin, NOx oluşum mekanizmalarıyla mı yoksa swirl sayısı değişim etkisinden mi kaynaklandığı net olarak açıklanamamıştır. Swirl sayısının artması, propan alevinin ışık şiddetini düşürdüğü ve belirli bir seviyede düşük tuttuğu gözlenmiştir ancak alevin dinamik basıncı üzerinde ciddi etki yaratmamıştır.

Anahtar Kelimeler

• Swirl sayısı
• baca gazı sıcaklığı
• emisyon
• yanma
• propan.

Investigation Of Combustion Characteristics Of Propane Gas At Swirl Number Variations In A Premixed Model Combustor

Öz

In our study, propane gas was burned at 0.4/0.8/1.2/1.6 swirl numbers to examine reactions in swirl number changes. Temperature of flame, flue gas temperature, emission values, light intensity and dynamic pressure changes of flame were investigated. The highest temperature was measured at 0.8 swirl and the lowest temperature was measured at 1.2 swirl. In temperature trends measured in axial distance, between 0.2-0.8 swirl numbers, the temperature decreased as the swirl number increased, but the temperature was higher at 1.6 between 1.2 and 1.6 swirl numbers. The variation of the swirl number did not greatly change the flue gas temperature values. With the increase in the number of swirls, CO, CO2 NOx emissions decreased. Although efficient results could not be obtained in the tolerance values of the measuring device used in this study for NOx emissions, it was not clear whether the change in NOx emission was caused by the NOx formation mechanisms or the swirl number change effect. It was observed that increasing the swirl number decreased the light intensity of the propane flame and kept it at a certain level, but did not have a serious effect on the dynamic pressure of the flame.

Anahtar Kelimeler

• Swirl number
• flue gas temperature
• emission
• combustion
• propane.

Kaynakça

1. Law C. Combustion Physics. Cambridge, Birleşik Krallık. Cambridge University Press. 2006.
2. F.Mahallawy, S. Habik. Fundamentals And Technology Of Combustion. Elsevier Science. 2002
3. Yılmaz H. Sentetik Gaz Yakıtların Yanma Karakteristiklerinin Deneysel İncelenmesi. Doktora Tezi. Erciyes Üniversitesi. Kayseri. 2008.
4. Turns S. An Introduction To Combustion Concepts And Applications 2nd Edition. New York City,Amerika. McGraw-Hill Book Co. 2000
5. Mishra D. Experimental Combustion: An introduction. Florida,Amerika. CRC Press. 2014
6. Alabaş B. Oksijenle Zenginleştirilen Sentetik Gaz Yakıtların Yanma Kararsızlığının Deneysel İncelenmesi. Doktora Tezi. Erciyes Üniversitesi. Kayseri. 2021.
7. Lieuwen T, McDonell V, Santavicca D, Sattelmayer T. Burner development and operability issues associated with steady flowing syngas fired combustors. Combustion Science and Technology. 2008. 180:1169–1192.
8. Çam Ö. Sentetik Yakıtların Yanma Kararsızlığının Deneysel İncelenmesi. Doktora Tezi. Erciyes Üniversitesi. Kayseri. 2019

9. Benedetto A, Marra F, Russo G, Bifurcation analysis of lean premixed combustion of hydrogen/propane mixtures. United Kingdom. Combustion Science and Technology. 2005. 177:413–434.
10. Yilmaz H, Çam Ö, Yilmaz İ. Experimental investigation of flame instability in a premixed combustor, Netherlands .Fuel, 2018. 262:116594.
11. Mutlu K, Taştan M. Effect of acoustic enforcement on the instability of propane flame, 8th International Conference on Renewable Fuels, Combustion and Fire (FCE’21). 2021. Ankara, Türkiye. 191-196
12. Taştan M, Boztoprak O. Experimental investigation of hydrogen enriched propane in terms of emission values and flue gas temperature. 5th International Hydrogen Technologies Congress 2021. Niğde, Türkiye. 164-166
13. Tang C. Laminar burning velocities and combustion characteristics of propane-hydrogen-air premixed flames, United Kingdom. International Journal of Hydrogen Energy. 2008. 33:4906–4914.
14. Lieuwen T. Analysis of acoustic wave interactions with turbulent premixed flames. Amerika. Proceedings of the Combustion Institute. 2002 29:1817–1824.
15. Alabaş B, Tunç G, Taştan M, Yilmaz İ. Experimental investigation of the emission behaviour and flame stability of the oxygen and hydrogen enriched methane under acoustic enforcement. Netherlands .Fuel. 2020 290:120047.
16. Fleifil M, Annaswamy A, Ghoneim Z, Ghoniem A, Response of a laminar premixed flame to flow oscillations: A kinematic model and thermoacoustic instability results. Amerika. Combustion and Flame, 1996. 106:487–510.
17. Yilmaz İ, Ratner A, Ilbas M, Huang Y, Experimental investigation of thermoacoustic coupling using blended hydrogen-methane fuels in a low swirl burner, United Kingdom. International Journal of Hydrogen Energy. 2010 35: 329–336.
18. Spangelo Ø. Experimental and Theoretical Studies of a Low NOx Swirl Burner. Doktora Tezi. The Norwegian Üniversitesi.Trondheim/Norveç. 2004.
19. Ilbaş M, Karyeyen S, Yilmaz İ, Effect of swirl number on combustion characteristics of hydrogen-containing fuels in a combustor, United Kingdom. International Journal of Hydrogen Energy, 2016. 41:7185–7191.