Mini gaz türbinli motorda hidrojen ve biyogaz ilavelerinin jet yakıtının yanma ve emisyon performansına etkisinin sayısal incelenmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Uzay Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Hüsamettin Alperen Alabaş

Danışman: Bilge Albayrak Çeper

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

MİNİ GAZ TÜRBİNLİ MOTORDA HİDROJEN VE BİYOGAZ İLAVELERİNİN JET YAKITININ YANMA VE EMİSYON PERFORMANSINA ETKİSİNİN SAYISAL İNCELENMESİ Hüsamettin Alperen ALABAŞ Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, Ocak 2024 Danışman: Prof. Dr. Bilge ALBAYRAK ÇEPER ÖZET Bu çalışma kapsamında ciddi bir kirletici olduğu bilinen gaz türbinli motor üzerinde HAD simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Simülasyon için kullanılan 3B GTM – 120 modeli basitleştirilerek 12 ayrı nozul yüzeyinden saf kerosen yakıtının deneysel çalışmalardan alınarak oluşturulan giriş parametreleriyle ayrık faz yöntemiyle enjekte edilerek 3 farklı devirde doğrulama ve bağımsızlık analizleri gerçekleştirilmiştir. Ön karışımsız yanma modelinin uygulandığı çalışmada, türbülans modeli için ölçeklenebilir duvar fonksiyonlu standart k- ε, radyasyon modeli için ayrık ordinatlar metodu kullanılmıştır. Alternatif yakıt olarak kullanılan hidrojen ve biyogaz ısıl güç sabit tutularak kerosenle %50 oranında karışım sağlayacak şekilde %10'ar artışlarla eklenmiştir. Aynı zamanda kullanılan alternatif yakıtların negatif etkilerinin giderilebilmesi için yakıcı hava içerisindeki O2 oranı %13 ile %30 oranında değiştirilmiştir. Jet yakıtı kerosen ile %50 oranına kadar karıştırılarak kullanılan H2'nin oluşturacağı negatif etkileri gidermek için yakıcı havadaki O2 oranı %13'e kadar azaltılarak renksiz dağıtılmış yanma şartlarında analizler yapılmıştır. Özellikle %15 O2 ve %50 H2 olan analizde yanma odası çıkış sıcaklığı düşürülmeden NOX, CO ve CO2 emisyonlarında büyük azalma tespit edilmiştir. Kerosenle biyogazın ısıl güç sabit tutularak %50 oranına kadar karıştırılmasında ise sıcaklıkların istenilen seviyede tutulabilmesi için oksijence zenginleştirme yapılmıştır. Biyogaz ilavesiyle toplam C/H oranının azalmış ve karbon bazlı emisyonları iyileştirmiştir. Öte yandan oksijence zenginleştirmeye bağlı olarak alev sıcaklığı ve NOX emisyonlarında artış gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Yanma, HAD, Alternatif Yakıt, Hidrojen, Biyogaz, RDY, Oksijence Zenginleştirme