Giriş Gaz yakıt kullanıldığı nda, küçük ısı yüklerini karşılamak için üflemeli brülör yerine atmosferik brülör kullan dır. Bu sayede, titreşim v mi önlenerek özellikle ekogürültüı l p m ro ak b t le a nut tipi kullanımda avantaj sağlanmaktadır. Farklı konstrüksiyonlardaki atmosferik brülörlerin çalışma prensibi, birkaç basit fiziksel olaya dayanmaktadır. Basınçlı olarak gelen gaz yakıt (doğal gaz ya da LPG), yakıt memesinden yüksek hızla karışım odasına açılarak bir akış jeti oluşturmaktadı r. Karışım odası nı n atmosfere açık bir kısmından hava girişi oluşmakta ve biri ncil hava olarak adlandırılan bu havanı n yakıt jeti ne karışmasıyla, hava/yakıt ön karışımı meydana gelmektedir. Ön karışım, homojen hale gelene kadar, karışım bölgesi boyunca ilerledikten sonra iç yanma odasına girmektedir (Şekil 1 ). Pratikte, tam yanmanın gerçekleşmesi için, teorik hava miktarı yeterli olmamaktadır. Çünkü hava ile yakıtı n, yanma işlemine girmeden önce homojen olarak karışabilmesi için genellikle çok az bir zaman bulunmaktadır. Bu durum ön karışım prensibi ile büyük ölçüde giderilebilmektedir. Burada yakıt, yanma için gerekli havanı n bir kısmı ile -birincil hava- yanma bölgesi ni n yeteri nce gerisinde karışmakta, geri kalan havayı da -ikincil hava- yanma odası ortamından almaktadır. Ancak iyi tasarlanmamış bir brülörde yanma cephesinin oluştuğu yere bağlı olarak alevin uçması ya da geri tepme gibi problemler ortaya çıkabilmektedir. Alev cephesinin doğru yerde meydana gelmesi yeterli olmamakta ancak kararlı bir yanma oluşması için bu konumun sabit kalması dl ear gf aezrlea khma evak tme di ki rta[ 1r ı ] . i l T e ü i l m g i l b i o u l m p r a o k b t l a e d m ı r. Ön karışım prensibi ile yeterli fazla hava nispeten daha kolay sağlanabilmekle birlikte, birincil hava/yakıt oranı nı n belirli aralıklarda olması gerekmektedir. Yanma delik alanı na düşen ısı yükü belirli olan ön karışımlı bir brülörde, yakıt olarak metan kullanıldığı nda, birincil hava/yakıt oranının, teorik hava miktarının o/o30-60'ı arasında olması, tasarım açısından söz kon lerden uzak bir bölgedeuskualpınr ombal es ımnı sağlamaktadır [2]. Hava fazlalık katsayısı arttıkça yanma işleminden çıkan g?21arın taşıdığı atık ısı (baca kaybı) artmakta ve erişilebilen en yüksek sıcaklık değeri düşmektedir. Öte yandan yeterince fazla hava kullanılmadığında, is oluşumu riski artmakta ve yanmamış yakıt miktarını n artmasına bağlı olarak yanma verimi düşmektedir. Hava fazlalık katsayısının düşük olması, yanma cephesinden çok ileride de, yanma gerçekleşmesi riskini artırmaktadır. Atmosferik brülör konstrüksiyonlarını n çeşitliliği, geometrik parametrelerin, Sayısal çözümleme, sonlu hacimler yönteminin kullanıldığı bir CFD analiz programı olan FLUENT ile gerçekleştirilmektedir. Sayısal Model Şeki l1 'de iki boyutlu simülasyonu görülen atmosferik brülör; yakıt memesi ve karışım odasından (ön oda ve yakınsak ıraksak kısım) oluşmaktadır. Yakıt olarak metan gazı (CH4) kullanılmaktadır. Yakıt ve hava/yakıt karışımı, eksenel (x) doğrultuda hareket ederken; saf hava girişi, karışım odası nı n başlangıç kısmındaki bir açıklıktan radyal doğrultuda gerçekleşmektedir. karışım ve ak ı ş olaylarına ---------- ------ ---- -- - , Hava etkileri ni n tam olarak ı P,=o bilinmediğini göstermeks= --....___ ön Karışım P, = O tedir. Bu konuda yapıla- --+------- --- -------'-'- �------,- cak teorik çalışmalar, karı- p�H� o e_ __ �..---------------1 şım ve türbülanslı akış gibi problemleri n birarada incelenme gerekliliği ne- Şekil 1. Üç boyutlu atmosferik gaz brülörü simülasyonu. deniyle zorlaşmaktadır. Öte yandan, Sayısal çözümleme yapılabilmesi için, brülörün küçük boyutları na rağmen giriş ve çıkış kesitlerindeki basınç ya da karmaşık geometrisi, deneysel ölçüm hız değerlerinin verilmesi gerekmektedir. yapılabilmesini engellemektedir. Bütün Şekil 2'de bir detay kesiti verilen kontrol bu nedenlerden dolayı, parametrik hacminin hava giriş kesitinde, "sıfır" efektif olarak yapılacak bir sayısal çalışmanın statik basınç; gaz giriş kesitinde ise yakıt en uygun olduğu görülmektedir. giriş basıncı değeri verilmektedir. Bazı Bu çalışmada belirli bir atmosferik brülörün ön karışım odasındaki akışı, sayısal olarak i ncelenmektedir. Yapı lan i ncelemeler, brülörün ön karışım odasından sonrası nı kapsamamaktadı r. Karışım bölgesinin daralan kısımlarıyla ilgili açı ve geometrik büyüklükler, değişken olarak ele alınmamaktadır. Bunun yerine, hava ve yakıtın karışım bölgesine açıldıkları giriş büyüklükleri değiştirilerek, hava/ yakıt oranı nı n bunlara bağlı değişimi incelenmektedir. Ciha- zın kullan ıldığı yerdeki şebeke basıncına bağlı olarak (doğal gaz hallerde bu basınca karşılık gelen yakıt memesi çıkışındaki hız değerleri verilerek çözüm yapılmaktadır. Karışımın atmosfere açıldığı kabul edilerek ön yanma odası çıkışı nda, yine efektif bası nç değeri "sıfır" olarak girilmektedir. Kontrol hacminin eksene göre simetrik olması sayesinde, "axisymmetric" sınır koşulu kul lanılarak, bölgeni n sadece bir yarısı nda çözüm yapılmaktadır. Diğer 1 L 1 -t �ava Giriş için), geometrik parametrelerin ı::ı yanında, yakıtın giriş basıncına ------- ,.0-. .-�. , -�- tMemeÇıkış___- 9_ göre değişim de gözlenmektedir. � �\ Sonuçlar, hava/yakıt oranını n yukarıda bahsedilen üç parametreye göre değişiminin verildiği grafikler hali nde sunulmaktadır. TESİSAT DERGİSİ ım SAYI 75MAAT 2002 -t-��� Şekil 2. Ön karışım odası kesiti.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=