Boru hatlarında toz kömür pnömatik taşınımının modellenmesi

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi BORU HATLARINDA TOZ KÖMÜR PNÖMAT K TAŞINIMININ MODELLENMES Ceyda Turasay nönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 67+xi sayfa 2006 Danışman: Y. Doç. Dr. Ayşe Sarımeşeli Pnömatik taşınım, gaz akımı kullanılarak bir boru hattında katı maddelerin taşınması yöntemidir. Günümüze kadar pnömatik taşınımın kullanım alanları gitgide artmıştır ve pnömatik taşınım kimyasal, farmasetik, gıda, mineral işlenmesi, çelik, plastik, kauçuk ve elektrik güç üretimi endüstrilerini kapsayan çok geniş bir uygulama alanına sahiptir. Bu çalışmanın esas amacı boru hatlarında toz kömürün pnömatik taşınımı ve termik santrallerde kullanılan bifurkatörler için bilgisayar destekli bir modelleme yapmak, bifurkatörün kolları arasında homojen ayrılmayı sağlayacak için bir eleman tasarlamaktır. Sunulan çalışmanın ilk aşamasında FLUENT ve önişlemcisi GAMBIT kullanılmıştır. Boru hattının katı modeli GAMBIT'te çizilerek meshlerine ayrılmıştır. Bundan sonra model FLUENT çözücüsüne alınmış ve sınır koşulları verilmiştir. Nümerik çalışmalarda yoğunluk olarak 1500, 700 kg/m3 ve her bir yoğunluk için 1, 10, 30, 53, 75, 106, 150 µm parçacık çapına sahip parçacıklar kullanılmıştır. Nümerik çalışmaların sonuçları boru hattında herhangi bir eleman olmaksızın, optimum parçacık boyutunun 30 µm ve optimum besleme açısının 90° olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte bifurkatörde homojen ayrılma için bir eleman tasarlanmış ve her bir parçacık çapı ve yoğunluğu için homojen dağılımı sağlayabilecek inversör vana konumu hesaplanmıştır. kinci aşamada deneyler, -150+106, -106+75, -75+53, -53µm parçacık çap aralığı, 1150 kg/m3 yoğunluğa sahip kömür parçacıkları ve aynı parçacık çapı aralığındaki 700 kg/m3 yoğunluğa sahip kül parçacıkları ile yapılmıştır. Bir dizi denemenin ardından, bifurkatörde homojen ayrılmayı sağlamak için "inversör vana" olarak adlandırılan uygun bir parça bulunmuştur. Her bir parçacık çap ve yoğunluk değeri için yapılmış olan deneysel ve nümerik çalışmaların sonuçlarından, önerilen parçanın neredeyse çalışmada kullanılan tüm parçacık yoğumluk ve çapları için homojen ayrılmayı sağladığı kesinlikle görülebilir. Anahtar Kelimeler: Pnömatik Taşınım; Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği(CFD); Türbülans Modelleri; Gaz-Katı Sistemleri

ABSTRACT Master Thesis MODELLING OF PULVERIZED COAL PNEUMATIC CONVEYING IN PIPE SYSTEMS Ceyda Turasay Inonu University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering 67+xi pages 2006 Supervisor: Y. Doç. Dr. Ayşe Sarımeseli Pneumatic conveying is a method of transportation of bulk products in a pipeline using a gas stream. Application fields of pneumatic conveying increased gradually until today and pneumatic conveying have a wide range of application fields that include chemical, pharmaceutic, food, mineral processing, steel, plastic, rubber and power generation industries. The main objective of this study was to make a computer aided modelling of the transport of pulverised coal and the bifurcators used in pipelines, such as in power generation industry, AND to suggest a new design or a piece of equipment to be able to obtain for homogeneous distribution of the particles between the arm of the bifurcator. In the first stage of the presented work, FLUENT and its preprocessor GAMBIT was used. The solid model of the pipeline system was drawn in GAMBIT and was divided into meshes. Then, it was transported to FLUENT and the boundary conditions were defined. In the numerical studies, the particle density range of were 1500, 700 kg/m3 and a particle size range of 1, 10, 30, 53, 75, 106, 150 microns. The results showed that the optimum particle size was 30 microns and angle of feed was 90 degrees without introducing any suggested element to the pipeline. However, a new element was designed and obtained position of inversor valve to be able to homogeneous distribution for each particle diameter and density In the second part of the present study, the experiments were performed with coal particles that have diameters of -150+106, -106+75, -75+53, -53 microns and a density of 1150 kg/m3 . Also the ash particles with same particle diameter range as the pulverised coal that have a density of 700 kg/m3 were used. After a series of trials, a convenient piece that can be called `inversor valve? was found suitable for the homogeneous distribution of the powdered material in bifurcator. From the results of both the experimental and numerical studies carried out at each particle diameter and density values, it can be clearly seen that the suggested piece, supplied a homogeneous distribution at almost of all particle density and size ranges used in the study. Anahtar Kelimeler: Pneumatic Conveying; Computational Fluid Dynamics(CFD); Turbulence Models; Gas-Solid Systems.