ORGANİK ATIKLARIN FERMANTASYONU SONUCU ELDE EDİLEN BİYOGAZLARIN YANMA KARAKTERİSTİKLERİNİN İNCELENMESİ

   Bu çalışmada, tasarlanıp imal edilmiş bir biyogaz reaktöründen elde edilen biyogazın yanma karakteristikleri hakkında sayısal çalışmalar yürütülmüştür. Biyogaz reaktöründen elde edilen gaz, sisteme uyumlu yakma sisteminde yakılarak, yanma sonu emisyon değerleri ve sıcaklık dağılımları sayısal olarak araştırılmıştır. Yapılan araştırmalarda elde edilen deneysel sonuçlar, sayısal sonuçlarla karşılaştırılmış olup sıcaklık dağılımı bakımından önemli derecede uyum olduğu tespit edilmiştir. Sayısal modellemelerde k-Ɛ standard türbülans modeli, P-1 radyasyon modeli ve PDF/Mixture Fraction yanma modeli kullanılmıştır. Modellemelerde, hacimce % 55 CH4 - % 45 CO2 ve % 45 CH4 - % 55 CO2 karışımlı biyogazlar modellenmiş, sıcaklık ve emisyon dağılımları Ansys Fluent ticari kodu ile tahmin edilmiştir. Elde edilen tahmin sonuçları, % 45 CH4 - % 55 CO2 karışımlı biyogazın sıcaklık seviyelerinin yanma odası giriş bölgelerinde daha düşük, yanma odası çıkışına doğru daha yüksek olduğunu göstermiştir. CO2 ve H2O tahminlerinde ise, bünyesinde daha fazla miktarda CO2 bulunduran biyogaz için CO2 seviyeleri ve H2O seviyeleri daha yüksek olarak belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler:

Biyogaz, Yanma, Emisyon

INVESTIGATION OF COMBUSTION CHARACTERISTICS OF BIOGASES OBTAINED FROM FERMENTATION OF ORGANIC WASTES

   In this study, numerical studies have been carried out on the combustion characteristics of the biogas obtained from a designed and manufactured biogas reactor. Gaseous fuel mixtures obtained from the biogas reactor have been burned in the system integrated a combustion system. Emission and temperature distributions have been investigated throughout the combustion chamber. Experimental results obtained from the experimental study have been compared with numerical results and it has been determined that the predicted results are in agreement with the experimental results considerably in terms of temperature distributions. In the numerical modelling, k-Ɛ standard turbulence model, P-1 radiation model and PDF / Mixture Fraction combustion model have been used. In the modelling, biogases mixed with 55% CH4 - 45% CO2 and 45% CH4 - 55% CO2 by volume have been modelled and the temperature and emission distributions have been predicted by Ansys Fluent commercial code. The predicted results show that the temperature levels of 45% CH4 - 55% CO2 biogas mixture are lower in the combustion chamber inlet regions and higher towards the combustion chamber outlet. In CO2 and H2O predictions, CO2 levels and H2O levels are higher for the biogas with more CO2.

___

  • [1] HOSSEINI, S.E., BAGHERI, G., WAHID, M.A., “Numerical investigation of biogas flameless combustion”, Energy Conversion and Management, 81, 41-50, 2014.
  • [2] LEUNG, T., WIERZBA, I., “The effect of hydrogen addition on biogas non-premixed jet flame stability in a coflowing air stream”, International Journal of Hydrogen Energy, 33, 856–3862, 2008.
  • [3] SOMEHSARAEI, H.N., MAJOUMERDA, M.M., BREUHAUSB, P., ASSADIA, M., “Performance analysis of a biogas-fueled micro gas turbine using a validated thermodynamic model”, Applied Thermal Engineering, 66, 181-190, 2014.
  • [4] CHEN, S., ZHENG, C., “Counterflow diffusion flame of hydrogen-enriched biogas under MILD oxy-fuel condition”, International Journal of Hydrogen Energy, 36, 15403-15413, 2011.
  • [5] NIKPEY, H., ASSADI, M., BREUHAUS, P., MØRKVED, P.T., “Experimental evaluation and ANN modeling of a recuperative micro gas turbine burning mixtures of natural gas and biogas”, Applied Energy, 117, 30- 41, 2014.
  • [6] LAFAY, Y., TAUPIN, B., MARTINS, G., CABOT, G., RENOU, B., BOUKHALFA, A., “Experimental study of biogas combustion using a gas turbine configuration”, Experimental in Fluids, 43, 395-410, 2007.
  • [7] JAHANGIRIAN, S., ENGEDA, A., WICHMAN, I.S., “Thermal and Chemical Structure of Biogas Counterflow Diffusion Flames”, Energy&Fuels, 23, 5312-5321, 2009.
  • [8] ILBAS, M., SAHIN, M., KARYEYEN, S., “Combustion Behaviours of Different Biogases in an Existing Conventional Natural Gas Burner: An Experimental Study”, International Journal of Renewable Energy Research, 6, 1178-1188, 2016.
  • [9] ILBAS, M., SAHIN, M., KARYEYEN, S., “3D numerical modelling of turbulent biogas combustion in a newly generated 10 KW burner”, Journal of the Energy Institute, 91, 87-99, 2018.
  • [10] TENG, Z., HUA, J., WANG, C., LU, X. “Reactor and Process Design in Sustainable Energy Technology”, (First Edition) USA: Elsevier, 99-110, 2014.
  • [11] LINDMARK, J., THORIN, E., FDHILA, R. B., DAHLQUIST, E. “Effects of mixing on the result of anaerobic digesiton: Review”, Renewable and Sustainable Energy Reviewes, 40, 1030-1047, 2014.
  • [12] S̆ARAPATKA, B., “Factors influencing biogas production during full-scaleanaerobic fermentation of farmyard manure”, Bioresource Technology, 49, 17-23, 2003.
  • [13] VERSTEEG, H.K., MALALASEKERA, W., “An introduction to computational fluid dynamics” Second Edition, PEARSON Prentice Hall, 2007.
  • [14] ILBAS, M., “Studies of Ultra Low NOX Burners”, PhD Thesis, University of Cardiff, 1997.
  • [15] ILBAS, M., “The effect of thermal radiation and radiation models on hydrogen– hydrocarbon combustion modelling”, International Journal of Hydrogen Energy, 30, 1113-1126, 2005.
  • [16] KHALIL, A.E.E., GUPTA, A.K., “Flame fluctuations in Oxy-CO2-methane mixtures in swirl assisted distributed combustion”, Applied Energy, 204, 303-317, 2017.
  • [17] KHALIL, A.E.E., GUPTA, A.K., “Thermal field investigation under distributed combustion conditions”, Applied Energy, 160, 477-488, 2015.
  • [18] ILBAS, M., KARYEYEN, S., “Experimental analysis of premixed and non-premixed methane flames by using a new combustion system”, Research on Engineering Structures & Materials, 4(1), 1-14, 2018.
Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 2564-6605
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2017
  • Yayıncı: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

SERİ-PARALEL HİBRİT ELEKTRİKLİ TAŞITLARDAKİ GÜÇ DAĞITICI (POWER SPLIT) MEKANİZMASININ MOTOR HIZI DEĞİŞİMİNE BAĞLI İNCELENMESİ

Emre ARABACI

DNA İLE BAĞLANABİLEN SUDA ÇÖZÜNÜR SÜLFONATO KALİKS[8]AREN SENTEZİ VE ANTİMİKROBİYAL AKTİVİTESİ

Mevlüt BAYRAKCI, Bahar YILMAZ

DUVAR KAROSU ATIKLARININ KURU ÖĞÜTÜLMESİ VE DUVAR KAROSU BÜNYESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİ

Kağan KAYACI

DALGACIK DÖNÜŞÜMÜ İLE YAPAY SİNİR AĞLARI KULLANILARAK UYKU EVRELERİNİN OTOMATİK SINIFLANDIRILMASI

ali ÖTER, Osman AYDOĞAN, Deniz TUNCEL

TAHAR-GÜZELÖZ (NEVŞEHİR) GEÇ MİYOSEN-ERKEN PLİYOSEN YAŞLI DİYATOMİTLERİNİN DİYATOM İÇERİĞİ VE PALEOEKOLOJİK ÖZELLİKLERİ

Ayşegül GÜNEY, ALİ GÜREL, Ece OKUR

EKSERJİ ANALİZİ YÖNTEMİ KULLANILARAK BİR GAZ TÜRBİNLİ JET MOTORUNUN PERFORMANS ARAŞTIRMASI

Cem YÜCER

GÜÇ SİSTEMİ HARMONİKLERİNİN ADAPTİF KESTİRİMİ: EĞİM DÜŞÜM TABANLI ADAPTİF ALGORİTMALARIN BAŞARIM ANALİZİ

ENGİN CEMAL MENGÜÇ

BAZALT/Ni, W/Ni, VE B/Ni FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ KOMPOZİT PLÂKALARIN DİNAMİK BASINÇ YÜKÜ ALTINDAKİ DAVRANIŞLARININ ANALİZİ

Süleyman BAŞTÜRK

HİDRODİNAMİK KAVİTASYONA DAYALI BİYOMEDİKAL UYGULAMALAR İÇİN SİSTOSKOP TABANLI MİKROMANİPÜLATÖR TASARIMI VE GELİŞTİRİLMESİ

Canberk SÖZER, HÜSEYİN ÜVET

COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNE DAYALI ÇOK KRİTERLİ KARAR VERME TEKNİKLERİ İLE ALIŞVERİŞ MERKEZİ KURULUŞ YERİ SEÇİMİ: NİĞDE ÖRNEĞİ

Münevver GÜMÜŞ, Münevver BALTA, Süleyman DURDURAN