MİKRO YAKICI SİSTEMLERDE GÖZENEKLİ ORTAMLARIN YANMA KARAKTERİSTİKLERİNE ETKİLERİ

Abstract

Mikro ısıtıcılar kabin ısıtma, kamp alanlarında çadır ve konteyner ısıtma, otomotiv sanayi, denizcilik uygulamaları, savunma sanayinde ekipman ısıtma ve başlatma elemanları ve son yıllarda elektrikli taşıtlar için taşınabilir ısıtma elemanı olmasına kadar çok geniş bir sektörel kullanıma sahiptir. Mikro ısıtıcılar yapısında bulundurduğu mikro yakıcılar vasıtasıyla ısıtma görevi görmektedir. Mikro yakıcılar ayrı olarak da benzer uygulama alanlarında çok farklı uygulamalarda kullanılmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında küçük ölçekli bir yakıcıda gözenekli kanal kullanımının yanma ve emisyon oluşumuna etkileri araştırılmaktadır. Bu amaçla 14mm çapında ve sırasıyla 2,4,6,8 ve 10mm uzunluğunda nikel gözenekli kanallar yakıt girişi önünde yerleştirilerek analizler gerçekleştirilmiştir. Çalışma üç boyutlu olarak CONVERGE CFD yazılımı aracılığıyla yürütülmüştür. Her bir kanal sırasıyla modele yerleştirilerek analizler gerçekleştirilmiş ve yanma karakteristikleri incelenmiştir. Sayısal analizler kararlı hal kabulüyle yürütülmüş olup tüm kanal uzunlukları için elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Gözenekli kanal uzunluğunun yanma başlangıcını etkilediği bu tez çalışması neticesinde elde edilen önemli bulgulardandır. Ayrıca kanal uzunluğu artışına bağlı olarak, gerek kanal içinde yakıt birikimi gerekse buharlaşma etkileri sebebiyle emisyon oluşumlarının değişiklik gösterdiği görülmüştür. Gözenekli kanal uzunluğu artışına bağlı olarak kirletici emisyon oluşumlarının geciktiği, NOx emisyonlarında ise kalıcı düşüşler olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar küçük ölçekli yakıcılarda yanma ve emisyon kontrolü bakımından umut verici olduğu değerlendirilmiştir.

Micro heaters have a wide range of industrial applications, including cabin heating, tent and container heating in camping areas, the automotive industry, marine applications, equipment heating and starting elements in the defence industry, and, in recent years, portable heating elements for electric vehicles. Micro heaters perform their heating function through the micro burners they contain. Micro burners are also used separately in many different applications in similar fields. Within the scope of this thesis, the effects of using porous channels in a small-scale burner on combustion and emission formation are investigated. For this purpose, nickel porous channels with a diameter of 14mm and lengths of 2, 4, 6, 8, and 10mm, respectively, were placed in front of the fuel inlet, and analyses were performed. The study was conducted in three dimensions using CONVERGE CFD software. Analyses were performed by placing each channel into the model in turn, and the combustion characteristics were examined. The numerical analyses were conducted under steady-state assumptions, and the results obtained for all channel lengths are presented comparatively. One of the important findings obtained as a result of this thesis study is that the length of the porous channel affects the start of combustion. Furthermore, it has been observed that emission formations change due to both fuel accumulation within the channel and evaporation effects related to the increase in channel length. It has been observed that pollutant emission formations are delayed and there are permanent decreases in NOx emissions due to the increase in porous channel length. The results obtained are considered promising in terms of combustion and emission control in small-scale burners.