Akışkan yataklı gazlaştırma işleminin hesaplamalı olarak modellenmesi ve araştırılması

Gazlaştırma işlemi ile karbon bazlı katı maddelerden enerji üretimi gittikçe artan bir araştırma konusu haline gelmiştir. Katı malzemelerden gaz üretimi fiziksel ve kimyasal olayların bir araya geldiği çok karmaşık bir olgudur. Ayrıca, gazlaştırma işlemi çok miktarda parametre içerdiği için deneysel bir çalışma ile her parametrenin ölçümlerini yapmak oldukça zordur. Bu nedenle üretilen sentetik gazının verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve yeni bir gazlaştırıcı tasarlamak ve proses parametrelerini optimize etmek için gelişmiş bir modelleme yaklaşımına ihtiyaç bulunmaktadır. Öncelikle tez çalışmasından gazlşatırma hidrodinamiği incelenmiştir. Daha sora, iki boyutlu (2-D) bir gazlaştırma sistemi ANSYS-FLUENT ticari kodu kullanılarak simüle edilmiştir. İşlemin piroliz ve sabit karbon yanma kimyasal reaksiyonlarının kimyasal kinetiklerini UDF kullanılarak modellenmiştir. Diğer bir adımda bu karmaşık problemi çözmek, araştırmak ve optimize etmek için üç boyutlu (3-D) basit, doğru, ve kapsamlı bir CFD modeli geliştirilmiştir. Sonraki aşamalarda, LES türbülans modeli, DDPM modelleri ve yeni alt modellerin gelişimi ile gazlaştırma problemine yeni bir çözüm modeli sunulmuştur. Geliştirilen bu modelleme çalışmaları için ağdan bağımsızlık çalışması ve model doğrulaması yapıldıktan sonra sistemin verimliliği hesaplanmıştır. RANS tabanlı türbülans modellerinden Standart k-ɛ modeli en uygun yaklaşım olarak şeçilmiştir. Gazlaştırıcı tasarım parametreleri RSM kullanılarak optimize edilmiştir. LES türbülans modellerinden WALE modelinin incelenenler arasında en uygun model olduğu kabul edilmiştir. DDPM modelinin sonuçlarının da oldukça tutarlı olduğu görülmüştür. Gazlaştırıcı nın yatay ile 45o açı yapması durumunda çıkan ürün gazı bilişenlerinin daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Katı parçacık gözenekliliğinin ise verimi azalttığı yönünde sonuca ulaşılmıştır.