Brülörlerde Yakıt/Hava Karışım Oranı için Doğrusal Kelebek Vana Tasarımı

Bu çalışmada doğalgaz ile çalışan brülörler için yakıt/hava karışım oranını ayarlamada kullanılacak ve doğalgaz hattına bağlanacak bir doğrusal kelebek vananın tasarım yöntemi anlatılmaktadır. Doğrusal kontrol ile klapenin birim açı dönüşüne bağlı olarak debisinin birim değerde değişimidir. Tasarım hedefi olarak tam kapalı (0) konumdayken 60 m3/h geçirmesi ve tam açık konuma (90) gelene kadar debide doğrusal bir artış ile 200 m3/h’lik debiye ulaşması istenmiştir. Akış için sayısal benzetimler 32 çekirdeğe sahip işlemcili ve 250 GB RAM belleğe sahip bir iş istasyonunda ANSYS-CFX 14.5 kodu ile paralel hesaplama yaptırılarak gerçekleştirilmiştir.

Benzetimlerde ortalama sekiz milyon ve ağırlıkla dörtyüzlü elemanlardan oluşan yapılandırılmamış sayısal ağlar kullanılmıştır. Cismin geometrisine bağlı akış katsayısının kritik akışlı lüle benzetimine göre boğulmuş kütlesel debi üzerindeki etkisi incelenmiştir. İstenilen doğrusal debi kontrolünü sağlayacak son kelebek vana klape geometrisinin oluşturulabilmesi için bir ‘en iyileştirme’ algoritması tasarlanmış ve EXCEL hesaplama ortamında yazılan bir makro ile çalıştırılarak istenilen biçime ulaşılmıştır.

Kapalı kanal içi akışlarda kısıtlayıcı bir cisim (ör: ventüri, lüle, orifis) bulunması halinde bu cismin geçişine izin verdiği bir en büyük kütlesel debi – ya da hacimsel debi bulunmaktadır.

İzin verilen bu en büyük kütle debisi analitik olarak Kritik Akışlı Lüle terminolojisiyle iyi ifade bulmuş olan Darboğaz (Vena Contracta) akışının parametrelerine bağlıdır. Doğrusal akışkan debisi kontrolünün elde edilmesi akışkan debisini kontrol eden bir kısıtlayıcı cismin darboğaz oluşturan geometrisinin ve daha da önemlisi Reynolds Sayısı’na (Re) bağlı akış katsayısı C’nin bilinmesini gerektirir.

Bu çalışmanın amacı kritik akışlı lüleler için bilinen akışkan davranışı kullanılarak giriş tesisatında sağlanan akışkan özelliklerine bağlı biçimde tam kapalı ve tam açık konumları arasında ve bu konumlarda geçmesi istenilen akışkan debisi değerleri sağlanacak şekilde doğrusal debi kontrolüne imkan veren bir kelebek vana tasarım yönteminin geliştirilmesidir.

Makalenin Devamı