Birleşik Tip Gaz Yakıcı Cihazlarda Metan-Hidrojen Karışımının Performans Analizi

Abstract

Enerji; hızlı nüfus artışı, sanayideki önemli gelişmeler, şehirleşme, kaynakların plansız kullanılması ve küreselleşme sonucu değişen üretim ve tüketim metodolojisi nedeniyle önemini artırarak korumakta ve günümüzün en önemli sorunlarından biri haline dönüşmektedir. Bu çalışmada, metan-hidrojen yakıt karışımının yanmasının ev tipi kombi brülöründe herhangi fiziksel değişime ve performans kaybına neden olmadan kullanılabilirliği deneysel olarak araştırılmış ve sayısal olarak modellenmiştir. Çalışma iki aşamadan meydana gelmektedir. Birinci aşamada hidrojen-metan yakıt karışımı kondenzasyonlu hermetik tip kombide deneysel olarak yakılmıştır. İkinci aşamada ise bir CFD programında yanma modellenmiştir. Sayısal analizde realizable κ-ε türbülans modeli, Eddy-dissipation yanma modeli ve Gri-Mech 3.0 kimyasal kinetiğinde 4 basamaklı metan (CH4) ile 9 basamaklı hidrojen (H2) yanma reaksiyonları kullanılmıştır. CH4-H2 yanmasında CH4 miktarı 20 Sl/dk değerinde sabit tutulmuş, oluşturulan yakıt karışımında hidrojen, hacimce %0 ile %30 arasında %10’arlık artışlarla eklenmiştir. Yanma odasından alınan sıcaklık ölçümlerinde %0 H2’de 571.1 K’den %30 H2’de 636.2 K’e yükselmiştir. Yapılan emisyon değerleri ölçümünde karbon monoksit oranı %0 H2’de 15 ppm’den %30 H2’de 8 ppm seviyelerine inmiş, karbon dioksit oranı %2.6-2.8 değerleri, azot oksit oranı ise 10-13 ppm seviyeleri arasında ölçülmüştür. Sayısal analizde eşdeğerlik oranı 0.7 için kombinin ısıl güç değeri 13 kW’tan 14.7 kW’a doğru değişim göstermiştir.