Dolaşımlı akışkan yatakta ısı transferi mekanizması ve bu mekanizmanın kuramsal ve deneysel analizi

Standart dışı düşük kaliteli yakıtları tam yanma koşullarına uygun ve içsel SO2, NOx emisyonu tutma özellikleri nedeniyle doğrudan yakabilecek en uygun teknoloji, genelde akışkan yatak, özelde ise dolaşımlı akışkan yatak (DAY) yakma teknolojisidir. Burada yatak sıcaklığının 850-950 °C`de tutulmasına bağlı olarak uygun adsorbent ilavesi ile SO2'nin tutulması ve NOx oluşumunun azalması sonucu genelde ilgili baca gazı arıtma tesislerinin kurulmasına gerek kalmamaktadır. DAY'lı kazanlarda yatağın çok yoğun türbülanslı olması ve yanma odasını doldurması nedeni ile ısıtma yüzeylerine olan ısı transferi, diğer yakma sistemlerine kıyasla çok daha büyüktür. Bu durum yanma odasının ve ısıtma yüzeyi boyutlarını, dolayısıyla ilgili yatırım maliyetlerini düşürmektedir. Dolaşımlı akışkan yataklı sistemlerde, ısıtma yüzeyine olan ısı transferi, yatak çekirdek akım bölgesi ile yüzey arasında, ısıtma yüzeyinin yakın çevresinde bulunan partikül kümelerinin ve dağılmış fazın dinamik davranışının bileşkesel etkisi altında oluşur. Bu çalışmada akışkan yatak ile duvarda konumlanan ısıtma yüzeyi arasında ve yatak ekseninde konumlanan daldırma yüzeyi ile yatak arasındaki ısı transfer özellikleri, bu amaca yönelik tasarımlanmış ve geliştirilmiş bir test sisteminde deneysel olarak incelenmiştir. Çeşitli yatak malzemeleri ve test koşullarında ısı transfer özellikleri deneysel olarak belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar sadece test koşullarındaki ısı transfer ii davranışını ifade ettiğinden, ölçüm sonuçlarının genel olarak tüm sistemlere uygulanabilirliğini sağlayacak matematiksel korelasyonların türetilmesi yoluna gidilmiştir. Bu çalışmada, deney tasarım ve işletme verileri modelin tanımlanmasında kullanılan boyutsuz parametreler biçimine dönüştürülmüş, modeli tanımlayan ve tanımında baskın olan üssel fonksiyonlar, ölçüm değerlerinin kullanıldığı regrasyon analizleri ile belirlenerek, ?yenilenen küme modeli? ölçüm sonuçlarını minumum sapma ile ifade edebilecek biçime getirilmiştir. Bu yaklaşım ile elde edilen yeni korelasyonlar endüstriyel boyuttaki ısı transferi hesaplarında ve ısıtma yüzeylerinin boyutlandırılmasında kullanılabilir. Buna göre sistemdeki ölçme hataları da (±%10) dikkate alınırsa yenilenen küme modelinin literatürde verilen korelasyonları, gerçek ısı transferi davranışını düşük yoğunlukta (silis kumu, kum, alüminyum tozu) % 30, yüksek yoğunlukta (bakır, çelik tozu) % 43 ortalama sapma ile ifade ederken, bu çalışmada geliştirilen yeni korelasyonlar, gerçek ısı transferini düşük yoğunlukta % 19, yüksek yoğunlukta ise % 27 ortalama sapma ile tanımlamaktadır. Yeni model, gerçek ısı transferini literatürde verilene kıyasla düşük yoğunluklu yatakta % 11, yüksek yoğunluklu yatakta ise % 16 daha az sapma oranı ile tanımlayabilmektedir. Anahtar Kelimeler : Akışkan yatak, ısı transferi, deneysel ve kuramsal analiz, yenilenen küme modeli, benzeşim