Ekonomizersiz Bir Tav Fırın Bacasının Sayısal Olarak İncelenmesi

Yıl 2021, Cilt: 6 Sayı: Özel Sayı, 33 - 39, 01.11.2021

Aykut Güzel , İsmail Hilali , Mehmet Azmi Aktacir

https://doi.org/10.46578/humder.859573

Öz

Sanayi kuruluşları enerji tüketiminin en yoğun olduğu yerlerdir. Sanayide enerji verimliliği enerji kayıplarının belirlenmesi ve buna bağlı olarak enerji kayıplarını azaltmaya yönelik çalışmalar yapılarak gerçekleştirilir. Bu çalışmada; ısı geri kazanımı uygulamalarına katkıda bulunmak amacıyla egzoz gazı atık ısı potansiyeli yüksek olan bir ekonomizersiz sıcak haddehane tav fırınının baca gazı iç akışı sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal hesaplamalar bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) Analizi programı olan Autodesk CFD kullanılarak yapılmıştır. Baca modeli 85m yükseklikte ve 3,62m giriş çapındadır. Modelde 2.48 m/s hız ve 650 (oC) sıcaklıkta egzoz gazı girişi sağlanmaktadır. Sayısal analizinin zamandan bağımsız olarak elde edildiği baca modelinin iç akışının her bölgesindeki sıcaklık ve hız dağılımları k-epsilon türbülans modeli ile incelenmiştir. Baca modelinin sıcaklık ve hız dağılımları dört farklı yükseklikteki yatay kesitten ve bir dikey kesitten elde edilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde egzoz gazının tav fırın bacası içerisindeki sıcaklık profili, bacanın çıkışına doğru merkezinde sabit kalmakla birlikte bacanın merkezi ile duvarları arasındaki sıcaklık farkı azalma eğilimi göstermiştir. Tav fırın bacasının lokal hız profili incelendiğinde ise bacanın çıkışına doğru yaklaşık ilk 15m’de hızlı bir artış meydana geldiği ve sonrasında yaklaşık olarak sabit bir eğilimde olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan bu çalışmalar doğrultusunda tav fırın bacalarının ısı geri kazanımı uygulamalarının geliştirilmesine katkıda bulunulmaya çalışılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Tav Fırın Bacası, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği, Sayısal Analiz, Autodesk CFD

Kaynakça

• S. McAllister, J. Chen, and A. C. Fernandez-Pello, Thermodynamics of Combustion, Fundamentals of Combustion Processes. 1st Edition, Springer, USA, 18-20, 2011.
• U.K. Terzi and R. Baykal. Efficient and effective use of energy: A case study of Tofas, Environmental Research, Engineering and Management, 1: 55 (2011) 29-33.
• B. Simsek, E.H. Simsek and T. Altunok, Empirical and statistical modeling of heat loss from surface of a cement rotary kiln system. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 28: 1 (2013) 59-66.
• C. Xu and D. Cang, A brief overview of low CO2 emission technologies for iron and steel making. Journal of Iran and Steel Research, International, 17: 3 (2010) 1-7.
• Topbaş, M. A., “Endüstri Fırınları, Cilt 1”, Yıldız, İstanbul, 1, 16 (1991).
• Ertem, G., Çelik, B. ve Yeşilyurt, S., “Endüstriyel Tav Fırınlarında Isı Denkliği Hesaplamaları ve Enerji Verimliliğinin Belirlenmesi”, IV. Ege Enerji Sempozyumu, İzmir, 1-8, 21-23 Mayıs 2008.
• Wang, YQ., Dong, QW., Liu, MS., Wang, D., “Numerical Study On Plate Fin Heat Exchangers With Plain Fins And Serrated Fins At Low Reynolds Number”, Chem Eng &Tec, 32, 1219-1226, 2009.