Yıl: 2001 Cilt: 25 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 249 - 258 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis

Öz:
Bu yayında, duman borulu kazanlar için beş yeni tip türbülatörlerin deneysel çalışması ele alınmıştır. Kazan deney düzeneği, Karadeniz Teknik Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü Laboratuvar'ında kurulmuştur. Kazan, aynı işletme şartlarında türbülatörlü ve türbülatörsüz durumlar için TS 4040 standartlarına göre tanımlanan kazan verimi ve Termodinamiğin ikinci kanununa dayalı verimi belirlemek üzere kazan test edilmiştir. Dört yeni türbülatör, kesik halka koniden meydana gelmekte ve bunlar akış yönünde paralel ve boru cidarına değmeyecek şekilde yerleştirilmişlerdir. Kesik halka konilerin yarım tepe açıları 14° ve 20° seçilmiştir. Kazan içerisine yerleştirilen 200 adet türbülatörler duman boruları içerisine akışyönünde genişleyecek şekilde yerleştirilmiş olup, birinci kanun verimini türbülatörsüz duruma göre % 8 ila % 12 artırdığı ve ikinci kanuna dayalı kazan verimini de % 24 den % 27 ye yükseltiği bulunmuştur. Yarım tepe açısı 20° olan kesik halka konili türbülatörlerin diğerlerine göre daha iyi sonuç verdiği ve diğerlerine göre % 4 etkili olduğu gözlenmiştir. Beşinci yeni tip türbülatör, kesik yarım silindirik halka yüzeyli ve saptırılmış türbülatörler, gaz akız yönüne paralel yerleştirilerek yapılan deneylerde birinci kanuna dayalı kazan veriminde % 4 lük bir verim artışına neden olmuştur, ikinci kanuna dayalı kazan veriminde ise % 24 den % 25.2 ye kadar bir artış sağlamıştır. Yeni tip türbülatörler basınç kaybı çok az olduğundan, kazan tesisinde baca gazlarını çekmek için ilave bir fana gereksinim duyulmayacağı gösterilmiştir.
Anahtar Kelime:

Konular: Çevre Mühendisliği

Ekserji analizi kullanılarak duman borulu kazanlarda türbülatörlerin incelenmesi

Öz:
In this paper, an experimental study of five different types of "turbulator" inserts for fire tube boilers is presented. The experimental setup was constructed in the Department of Mechanical Engineering Laboratory of Karadeniz Technical University. It was tested to evaluate the boiler efficiency according to TS 4040 standard, and to evaluate the second law efficiency of thermodynamics for the cases with and without inserts under the same operating conditions. Four new types of turbulator consisted of truncated hollow cones. They were placed in tandem parallel to the gas flow direction to allow no contact with the fire tube wall. The half-apex angles of the conical turbulators used in the experiments were 14o and 20o. The number of the turbulators inserted in the of the boiler was 200, their installation arrangements in the fire tubes were periodic, and their enlarging positions were in accordance with the gas flow direction. It was found that turbulators increased the boiler efficiency from 8% to 12% and the second law efficiency of the boiler from 24% to 27%. It is also shown that the one with the half-apex angle of 20o gives better results, about 4% enhancement compared with the other ones. A fifth new turbulator, consisting of a truncated half-cylindrical surface and placed in tandem with flow direction, also periodically interrupted and transposed in the fire tube boilers, provided a 4% increase in the boiler efficiency. The second law efficiency of the boiler was improved from 24% to 25.2%. It was also shown that there was no need to use an excess fan for the flue gas in the chimney because of the very low pressure drops in the new types of turbulator.
Anahtar Kelime:

Konular: Çevre Mühendisliği
Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Arıkol, K., "Ekserji Analizine Giriş", TÜBİTAK, Proje No: 6630048401, 1985.
  • Ayhan, B. "Boru Akışında Saptırılmış Yarım Silindirik Yüzey Dizilerinin Isı Transferine Etkisinin incelenmesi", K.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Trabzon, Haziran, 1996.
  • Ayhan, T. and Arıcı, M.E., "İçten Yapay Direnişli Dairesel Borularda Isı Transferi", Isı Bilimi ve Tekniği 5. Ulusal Kongresi, İstanbul, 18-22 October, 1985.
  • Bergles, A.E. et al. "Bibliography on Augmentation of Convective Heat and Mass Transfer", Part II, HTL-31, ISU-ERI-Ames-84222, De-84018484, Iowa State University, Ames, December, 1983.
  • Büyüktür, A.R., "Termodinamik", 1-2, Uludağ Üniversitesi Yayını, Bursa, Türkiye, 1986.
  • Holman, J.P., "Heat Transfer", McGraw-Hill Inc, New York, 1997
  • Junkham, G.H. et al., "Investigation of Turbulators for Fire Tube Boilers", Transactions of the ASME, 107, 354-360, May, 1985.
  • Karabay, H. and Ayhan, T., "Silindirik Boru İçerisine Yerleştirilen Daralan- Genişleyen Konik Yüzeylerin Isı Transferine Etkisi", Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 11 (4), 39-43, 1988.
  • Kline, S.Y. and McClintock, F.A., "Describing Uncertainties in Single Sample Experiments", Mechanical Engineering, 75, 3-8, 1953
  • Özge, A., "Buhar Kazanları", Çağlayan Yayınları, 1989.
  • Szargut, S. et al., "Exergy Analysis of Thermal Chemical and Metallurgical Processes", Hemisphere Publishing Corporation, New York, 1988.
  • Telli, K., "Yakıtlar ve Yanma", Akdeniz Üniversitesi, Yayın No: 17, Isparta, 1989.
  • Tenir, G. and Kincay, O., "Fuel-Oil Yakan Kaz Borulu Kazanların Doğal Gaza Dönüşmesi Halinde Termodinamiğin İkinci Kanununa Göre Verimlilik Analizi", Uluslararası Enerji Tasarrufu Semineri, T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı İstanbul, 14-15 January, 1992. TSE 4040-4041, Ankara, Ekim, 1983
  • Tüter, H., "Akaryakıt Yakar Üç Çekişli Bir Kazanın Tam Yükte ve Yarım Yükte Baca Gazı Kaybı", Mühendis ve Makina, 213 (3), 394-399, 1974.
  • Van Wylen, G.J. and Sonntag, R.E., "Fundamentals of Classical Thermodynamics," John Wiley and Sons, New York, 1985.
APA AYHAN B, DEMİRTAŞ C (2001). Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. , 249 - 258.
Chicago AYHAN Betül,DEMİRTAŞ Cevdet Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. (2001): 249 - 258.
MLA AYHAN Betül,DEMİRTAŞ Cevdet Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. , 2001, ss.249 - 258.
AMA AYHAN B,DEMİRTAŞ C Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. . 2001; 249 - 258.
Vancouver AYHAN B,DEMİRTAŞ C Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. . 2001; 249 - 258.
IEEE AYHAN B,DEMİRTAŞ C "Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis." , ss.249 - 258, 2001.
ISNAD AYHAN, Betül - DEMİRTAŞ, Cevdet. "Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis". (2001), 249-258.
APA AYHAN B, DEMİRTAŞ C (2001). Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 25(4), 249 - 258.
Chicago AYHAN Betül,DEMİRTAŞ Cevdet Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences 25, no.4 (2001): 249 - 258.
MLA AYHAN Betül,DEMİRTAŞ Cevdet Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, vol.25, no.4, 2001, ss.249 - 258.
AMA AYHAN B,DEMİRTAŞ C Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences. 2001; 25(4): 249 - 258.
Vancouver AYHAN B,DEMİRTAŞ C Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences. 2001; 25(4): 249 - 258.
IEEE AYHAN B,DEMİRTAŞ C "Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis." Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 25, ss.249 - 258, 2001.
ISNAD AYHAN, Betül - DEMİRTAŞ, Cevdet. "Investigation of turbulators for fire tube boilers using exergy analysis". Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences 25/4 (2001), 249-258.