Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi
Yıl: 2005 Cilt: 8 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 161 - 172 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022
Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi
Öz: Bu çalışma, propanın %21 oksijen ve %79 azot içeren hava ile bir yakıcıda yanmasının sayısal simülasyonunu ve yanma odasındaki yüksek sıcaklık ve hız değişimleri nedeniyle oluşan yerel entropi üretiminin sayısal çözümünü ele almaktadır. Eşdeğerlik oranı $(phi)$ ve yanma odasına olan ısı transferinin $(dot{Q})$ yanma ve entropi üretimi üzerine etkileri, farklı $phi$ (0,5’den 1’e kadar) ve $dot{Q}$(5’den 10 kW’a kadar) değerleri için incelendi. Belirtilen bu durumlar için yanmanın sayısal hesaplaması FLUENT CFD kodu yardımıyla yapıldı. Ayrıca, FLUENT kodu ile gerçekleştirilen hesaplamaların sonuçları kullanılarak, hacimsel entropi üretim dağılımlarını ve diğer termodinamik parametreleri sayısal olarak hesaplayan bir bilgisayar programı geliştirildi. Reaksiyon oranlarının maksimum değerleri $phi$’nin artışıyla azalmıştır. Hesaplamalar, $phi$<1 olması durumunda tam yanmanın gerçekleştiğini ve $phi$= 1 olması durumunda ise yanmanın tam yanma haline çok yakın olduğunu ortaya koymuştur. Entropi üretim oran profil seviyeleri $dot{Q}$ ’nun artışıyla yükselmesine rağmen bu profiller $phi$’nin artışıyla üstel olarak azalmaktadır. Sayısal sonuçlardan, maksimum entropinin $phi$=0.5 durumunda üretildiği ve bu değerlerin $dot{Q}$’ ya bağlı olarak 3,7 ile 7,6 W/K değerleri arasında değiştiği elde edilmiştir.
Anahtar Kelime: Local entropy generation in a propan-air burner
Öz: This study considers the numerical simulation of combustion of propane with air including 21% oxygen and 79% nitrogen, in a burner and the numerical solution of local entropy generation rate due to high temperature and velocity gradients in the combustion chamber. The effects of the equivalence ratio $(phi)$ and the heat transfer rate $(dot{Q})$ to the combustion chamber on the combustion and entropy generation rate are investigated for the different $phi$ ’s (from 0,5 to 1.0) and $dot{Q}$’s (from 5 to 10 kW). The numerical calculation of the combustion is performed for all cases by using the Fluent CFD code. Furthermore, a computer program has been developed to numerically calculate the volumetric entropy generation rate distributions and the other thermodynamic parameters by using the results of the calculations performed with the FLUENT code. The maximum values of reaction rates decreased with the increase of $phi$ . The calculations bring out that in the case of $phi$ <1, the complete combustion occurs and that the combustion in the case of $phi$ =1 is very close to the complete combustion state. Although the levels of the entropy generation rate profiles rise up with the increase of $dot{Q}$, they decrease exponentially with the increase of $phi$ . It is obtained from the numerical results that the maximum entropies are generated in the case of $phi$ =o,5 and that their values vary in the range of 3,7-7,6 W/K depending on $dot{Q}$.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1.Bejan, A., Entropy Generation Minimization, CRC, Boca Raton, NY, 1996.
- 2.Bejan, A., Entropy minimization: The New Thermodynamics of Finite-Size Devices and Finite-Time Processes, J. Appl. Phys. 79, 1191-1218,1996.
- 3.Mukherjee, P., Biswas, G. and Nag, P.K., Second-Law Analysis of Heat Transfer in Swirling Flow Through a Cylindrical Duct, ASME Journal of Heat Transfer 109, 308-13,1987.
- 4.Mahmud, S. and Fraser, R. A., The Second Law Analysis in Fundamental Convective Heat Transfer Problems, International Journal of Thermal Sciences 42, 177-186, 2003.
- 5.Şahin, A. Z., Second Law Analysis of Laminar Viscous Flow through a Duct Subjected to Constant Wall Temperature, ASME Journal of Heat Transfer 120, 76-83, 1998.
- 6.Şahin, A. Z., Effect of Variable Viscosity on the Entropy Generation and Pumping Power in a Laminar Fluid Flow through a Duct Subjected to Constant Heat Flux, Heat Mass Transfer 35, 499-506,1999.
- 7.Şahin, A. Z., Entropy Generation in Turbulent Liquid Flow through a Smooth Duct Subjected to Constant Wall Temperature, Int. Journal of Heat and Mass Transfer 43, 1469-1478,2000.
- 8.Yilbas, B. S., Shuja, S. Z. and Budair, M. O., Second Law Analysis of a Swirling Flow in a Circular Duct with Restriction, Int. Journal of Heat and Mass Transfer 42, 4027-4041,1999.
- 9.Shuja, S. Z., Yilbas, B. S., Iqbal, M. O., Budair, M. O., Flow through a Protruding Bluff Body-Heat and Irreversibility Analysis, Exergy, An International Journal 1(3), 209-215, 2001.
- 10.Shuja, S. Z. and Yilbas, B. S., A Laminar Swirling Jet Impingement on to an Adiabatic Wall Effect of Inlet Velocity Profiles, International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, 11, 237-254, 2001.
- 11.Shuja, S. Z., Yilbas, B. S., Rashid, M., Confined Swirling Jet Impingement onto an Adiabatic Wall, International Journal of Heat and Mass Transfer 46, 2947-2955, 2003.
- 12.Fluent Incorporated. FLUENT User's guide version 6.1,2003.
- 13.Yakhot, V. and Orszag, S. A., Renormalization Group Analysis of Turbulence: I. Basic Theory. Journal of Scientific Computing, 1(1): 1-51, 1986.
- 14.Magnussen, B. F. and Hjertager, B. H., On Mathematical Models of Turbulent Combustion with Special Emphasis on Soot Formation and Combustion. In 16th Symp. (Int'l.) On Combustion. The Combustion Institute, 1976.
- 15.Spalding, D. B., Mixing and Chemical Reaction in Steady Confined Turbulent Flames. In 13th. Symp. (Int'l.) on Combustion. The Combustion Institute, 1970.
- 16.Versteeg, H. K. and Malalasekera, W., An Introduction to Computational Fluid Dynamics. The finite volume method. Addison Wesley Longman Limited, 1996.
| APA | KAYATAŞ N, BAŞTÜRK G, ALBAYRAK B (2005). Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. , 161 - 172. |
| Chicago | KAYATAŞ Nesrin,BAŞTÜRK Gamze,ALBAYRAK Bilge Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. (2005): 161 - 172. |
| MLA | KAYATAŞ Nesrin,BAŞTÜRK Gamze,ALBAYRAK Bilge Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. , 2005, ss.161 - 172. |
| AMA | KAYATAŞ N,BAŞTÜRK G,ALBAYRAK B Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. . 2005; 161 - 172. |
| Vancouver | KAYATAŞ N,BAŞTÜRK G,ALBAYRAK B Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. . 2005; 161 - 172. |
| IEEE | KAYATAŞ N,BAŞTÜRK G,ALBAYRAK B "Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi." , ss.161 - 172, 2005. |
| ISNAD | KAYATAŞ, Nesrin vd. "Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi". (2005), 161-172. |
| APA | KAYATAŞ N, BAŞTÜRK G, ALBAYRAK B (2005). Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. Politeknik Dergisi, 8(2), 161 - 172. |
| Chicago | KAYATAŞ Nesrin,BAŞTÜRK Gamze,ALBAYRAK Bilge Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. Politeknik Dergisi 8, no.2 (2005): 161 - 172. |
| MLA | KAYATAŞ Nesrin,BAŞTÜRK Gamze,ALBAYRAK Bilge Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. Politeknik Dergisi, vol.8, no.2, 2005, ss.161 - 172. |
| AMA | KAYATAŞ N,BAŞTÜRK G,ALBAYRAK B Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. Politeknik Dergisi. 2005; 8(2): 161 - 172. |
| Vancouver | KAYATAŞ N,BAŞTÜRK G,ALBAYRAK B Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi. Politeknik Dergisi. 2005; 8(2): 161 - 172. |
| IEEE | KAYATAŞ N,BAŞTÜRK G,ALBAYRAK B "Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi." Politeknik Dergisi, 8, ss.161 - 172, 2005. |
| ISNAD | KAYATAŞ, Nesrin vd. "Bir propan-hava yakıcısında yerel entropi üretimi". Politeknik Dergisi 8/2 (2005), 161-172. |
