İndir - Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi

MakineTeknolojileri Elektronik Dergisi
Cilt: 9, No: 2, 2012 (27-37)
Electronic Journal of Machine Technologies
Vol: 9, No: 2, 2012 (27-37)
Makale
(Article)
Bu makaleye atıf yapmak için
Yılmazoğlu M.Z., “ Bir kömür sobasının ısıl performans ve veriminin deneysel incelenmesi” Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2012,(9)27-37
TEKNOLOJĠK
ARAġTIRMALAR
www.teknolojikarastirmalar.com
e-ISSN:1304-4141
Bir kömür sobasının ısıl performans ve veriminin deneysel incelenmesi
1. GĠRĠġ
M. Zeki Yılmazoğlu
Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Maltepe ANKARA
zekiyilmazoglu@gazi.edu.tr
Özet
Bu çalışmada TS 4900 EN 13248 standardına göre kömür yakıtlı bir sobanın ısıl performans testleri
gerçekleştirilmiştir. Sobanın ölçümler sırasında baca gazı analizleri, ağırlık ölçümleri, ısıl kayıpları ve ısıl verim
değerleri bulunmuştur. Hesaplamalarda standarda göre dolaylı yöntem kullanılarak kovalı tip bir kömür sobasının
ısıl kayıpları ve verimi hesaplanmıştır. Üç panelli platformdaki sıcaklık dağılımları belirlenmiştir. Buna göre en
yüksek sıcaklık değeri sobanın alt kısmında bulunmuştur. Isıl kayıplar yönünden elde edilen sonuçlara göre en
fazla kayıp, baca gazı kaybı olarak bulunmuştur. Sobanın verimi %50.71 olarak hesaplanmış olup bu değerdeki
bir soba, standarda göre Sınıf 3 kapsamına girmektedir. CO emisyonu yönünden yapılan sınıflandırmada ise baca
gazındaki %13 O2 durumunda CO emisyonu sınır değer altında bulunmuştur.
.
Anahtar Kelimeler:Soba, performans testi, emisyon, TS 4900, EN 13248
Experimentalinvestigation of thermalperformance and efficiency
of a coalstoveaccordingtothe TS 4900
Abstract
In this study thermal performance tests of a coal fired stove are performed according to the TS 4900 EN
13248 standard. Flue gas analysis, weight measurements, thermal losses and thermal efficiency values are
calculated during the test period. In the calculations indirect method is used to calculate thermal losses and
efficiency. Temperature distributions of three panel platform are determined. According to the results, the
highest temperature is found at the bottom of the stove. The highest thermal loss is found in flue gas.
Thermal efficiency of the stove is calculated as 50.71% and as a result the stove is classified as the Class 3
according to the TS4900. In the case of CO emission classification CO emissions are found less than limit
value with the reference 13% O2 in the flue gas.
Keywords:Stove, performance test, emission, TS 4900, EN
13248.
Sobalar, ev ısıtmasında kullanılan ve geniş kullanım alanına sahip olan ısıtma cihazlarıdır. Son
yıllarda doğalgazın ülke genelinde yaygınlaşması ile sobaların yerini bireysel kullanımda kombiler
almıştır. Buna karşın, henüz doğalgazın ulaştırılamadığı yerlerde ya da doğalgazın birim fiyatının
pahalı olması nedeni ile soba kullanımı devam etmektedir. Binaların toplam enerji tüketimindeki payı
%23 olarak belirtilmiştir. Bununla birlikte, bir binanın enerji tüketimi incelendiğinde, bina ısıtması
%41 ile en yüksek paya sahiptir. Bunu, %26 ile aydınlatma, %21 ile kullanım suyu ısıtması, %8 ile
iklimlendirme ve %5 ile soğutma takip etmektedir [1]. Bu oranlardan da açıkça görülmektedir ki;
How tocitethisarticle
Yilmazoglu M.Z., “ Experimentalinvestigation of thermalperformance and efficiency of a coalstove” Electronic Journal of Machine Technologies, 2012,(9)27-37

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 27-37 Kömür yakıtlı bir sobanın performans testleri…
bina ısıtması hangi ısıtma cihazı ile yapılırsa yapılsın, bu cihazın verimli ve çevre dostu olması
gerekmektedir. Sobalar genellikle kullandıkları yakıt türüne göre sınıflandırılır. Katı yakıt sobaları
sıvı yakıt, gaz yakıt ve elektrikli sobalara göre daha fazla kullanılmaktadır. Bundaki en önemli etken
yakıtın kolay elde edilebilmesi ve diğerlerine göre daha ucuz olmasıdır. Katı yakıtlı sobalar kovalı,
tuğlalı, döküm v.b. şekillerde üretilmektedirler. Durmaz ve ark. [2] katı yakıtlı sobalar için yüksek
ısıl verime sahip ve düşük emisyonlu bir soba tasarımı yaparak deneysel çalışma sonuçlarını
belirtmişlerdir. Topal [3] çalışmasında sobalarda yakıtla birlikte kireçtaşı ilavesinin yanma sonucu
SO2 oluşumuna etkilerini incelemiştir. Kireçtaşı ilavesinin her ne kadar SO2emisyonlarını azalttığını
deneysel olarak gösterse de yanma ve verim problemleri nedeni ile kömür ve kireçtaşının uygun
oranlarda karışımlarla briketleme yaparak kullanımını önermiştir. Sobalardan daha yüksek verim elde
edilmesi amacıyla günümüzde birçok çalışma devam etmektedir. Yakıt olarak pelletin kullanıldığı
sobalar, termoelektrik jeneratörlerle sobalardan elektrik üretimi ve sobalarla ısıl konfor uygulamaları
bu araştırma konularının başında gelmektedir. Özellikle pellet yakıtlı sobaların tasarımları ve
performans testleri önemli bir araştırma konusu olmuştur. Pelletin oduna göre yanma konusunda
birçok pozitif özeliği olmasıyla birlikte, karbon serbest bir yakıt olması da fosil yakıtlara göre çok
büyük bir artıdır. Moran ve ark. [4] pellet yakıtlı bir sobada pellet besleme hızının ve hava fazlalık
katsayısının soba performansına olan etkilerini incelemişlerdir. Deneyler sonucunda pellet besleme
hızının emisyon oluşumunu direkt olarak etkilediğini belirtmişlerdir. Aynı çalışmada, elementel
analizi yapılmış pelletler için pellet yakıtlı bir sobada hava fazlalık katsayısının 1.6 olması
durumunda en iyi yanma koşulunun oluştuğunu belirtmişlerdir. Granda ve ark. [5] bir pellet sobası
için hava ön ısıtma, ikincil hava ilavesi ve baca gazı resirkülasyonu durumlarını ekserji yönünden
incelemişlerdir. Yeni soba tasarımlarında dikkati çeken bir diğer noktada yapısal değişiklikle bir ısı
değiştiricisi kullanılarak kullanım sıcak suyu üretmektir [6]. Yapılan analizlerde kullanım sıcak
suyunun sobadan sağlanması ile daha verimli sobalar üretilmiştir. Bu ısı değiştiricisinin sayısal
modeli, bacagazı ve kullanım suyu sıcaklıkları Belosevic ve ark. [6]’nın çalışmasında belirtilmiştir.
Yanmadan kaynaklanan hava kirliliğine sobalarında katkısı bulunmaktadır. Kömürün kükürt miktarı
ve toz partikül miktarları da dikkate alındığında özelikle kış aylarında sağlığı tehdit edecek boyutlara
ulaşmaktadır. Massey ve ark. [7], yıl boyunca 5’i kentsel alanda ve 5’i de kırsal alanda olan toplam
10 adet evde iç ve dış hava kalitelerini Hindistan’da ölçmüşlerdir. Havadaki toz partikül miktarını
esas alan bu çalışmada hava nemi, sıcaklığı ve hızı da dikkate alınarak yapılan ölçümler sonucunda
soba kullanılan bu örneklerde iç ve dış hava kalitesinde toz partikül miktarının kış aylarında arttığını
belirtmişlerdir.
Sobaların performanslarının artırılmasında bir diğer çalışma alanı da termoelektrik jeneratörler ile
elektrik üretiminin sağlanmasıdır. Termoelektrik jeneratörler sıcaklık farkı bağlı olarak Seebeck
etkisi ile çalışan ve hareketsiz parçalardan oluşan elektrik üretim sistemleridir. Lertsatitthanakorn [8]
çalışmasında sobalarda termoelektrik jeneratör kullanılmasının deneysel analizini yapmıştır. Elde
edilen sonuçlara göre 150⁰C sıcaklık farkında 2.4 W güç elde etmiştir. Bu sistemle bir ampulün ya da
bir radyonun çalıştırılabileceğini ve geri ödeme süresinin 0.74 yıl olduğunu göstermiştir. Champier
ve ark. [9-10]’da çok fonksiyonlu bir sobada termoelektrik jeneratörler ile elektrik üretimini, sıcak su
üretimini ve ısınma işlevlerini incelemişlerdir. Yapılan çalışma sonucu 9 W’lık güç üretmişlerdir ve
sayısal olarak çözümlerin karşılaştırmasını yapmışlardır.
Sobanın kullanıldığı evlerde ısıl konforun sağlanması en büyük sorunlardan birisidir. Isıl konforun
sağlanması için kullanılan modellerin başında Fanger yöntemi gelmektedir [11]. Ghali ve ark. [12]
çalışmalarında soba ile ısıtılan bir mahalde farklı soba pozisyonlarının ısıl konfora olan etkisini
incelemişlerdir. Kausley ve Pandit [13] çalışmalarında katı yakıtlı bir sobanın kararlı ve kararsız
çalışma durumlarında modelini oluşturmuşlardır. Kararlı durumdaki modelle adyabatik alev sıcaklığı
ve yanma sonucu baca çekişi durumları deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Kararsız durum modelinde
ise yanma reaksiyonları incelenmiştir.
28

Yılmazoğlu M.Z. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012,(9)27-37
Bu çalışmada, katı yakıtlı bir sobanın TS 4900 EN13240 standardına göre performans testleri
gerçekleştirilmiştir. Bu standart, katı yakıt yakan oda ısıtıcıları (sobalar) için deney metotlarını
içermektedir. Standarda göre hazırlanmış deney düzeneği deneyler gerçekleştirilmiş ve dolaylı
yöntem esas alınarak sobanın ısıl performansı bulunmuştur. Baca gazı analizleri ile her 5 dakikalık
periyotlarda ortalama emisyon değerleri bulunmuştur. Üç panelli platforma ait sıcaklıklar K tipi ısıl
çift ve veri toplama cihazlarıyla her 30 saniyede bir kaydedilmiştir. Tablalı terazi ile deney boyunca
numunenin ağırlığı her 10 dakikada bir kaydedilmiştir. Bu veriler elde edildikten sonra sobanın ısıl
performansını hesaplayan bir program ile ısıl performans belirlenmiştir. Deneysel alt yapı DPT 2008
K 120630 kodlu proje ile kurulmuş olup sobalara tip emisyon belgesi verilmesi amacına da hizmet
etmektedir.
2. DENEY DÜZENEĞĠ
Bu standart kapsamında belirtilmiş olan performans parametreleri ve cihazların sınıflandırılması
anma ısıl gücündeki verim ve CO emisyonlarına göre yapılmaktadır. Anma ısıl gücündeki verim
değerine göre sobalar 3 kategoride sınıflandırılmıştır. Buna göre, verim değeri %50-60 olanlar Sınıf
3, %60-70 olanlar Sınıf 2 ve verimi %70’ten büyük olanlar Sınıf 1 olarak sınıflandırılmıştır. CO
emisyonuna göre ise %13 O2’de %0.3’ten küçük emisyonlu cihazlar Sınıf 1 ve %0.3-1 olan cihazlar
Sınıf 2 olarak belirtilmiştir. Baca çekişi ve baca gazı sıcaklıkları da bu sınıflandırmayı etkileyen
parametreler olup anma ısıl gücüne göre baca çekişi değerleri belirtilmiştir. Buna göre anma ısıl gücü
25 kW’a kadar olan cihazlar için baca çekişi 12 Pa olarak belirtilmiştir. Anma ısıl gücü 25 kW’tan
büyük olan cihazların baca çekişi değerleri ısıl güce göre lineer olarak artmaktadır. Bu deneyler
sırasında baca çekişi ± 2 Pa olacak biçimde ayarlanmalıdır.
Standartta belirtilmiş olunan deney düzeneğine ait çizim Şekil 1’de, bu çizim esas alınarak
oluşturulan deney düzeneği ise Şekil 2’de gösterilmiştir.
ġekil 1. TS 4900 standardında belirtilen ġekil 2. Standarda göre oluşturulan deney
deney düzeneği düzeneği
(A: Soba, B: Tablalı terazi, C: Üç panelli platform zemini, D: Üç panelli platform duvarları, E: Baca bağlantı elemanı, F: Arkadan çıkışlı sobalar için
bağlantı dirseği, G: Ölçme kesiti, H: Ayarlanabilir toplayıcı, J: Klape, K: Fan, L: Yanma gazı çıkışı)
Deney ortamında ortam sıcaklığı yerden 50 cm yükseklikte ve cihazdan 1.2 m uzaklıkta ölçülmüştür.
Bu ölçüm, sobadan kaynaklanan radyasyonla ısı transferinin etkisinin de ölçülmemesi için bir
paravanın arkasından yapılmıştır. Diğer dış etkiler örneğin güneş ışınımı ve diğer test cihazlarından
29

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 27-37 Kömür yakıtlı bir sobanın performans testleri…
kaynaklanan ısılar bu deneyler sırasında önlenmiştir. Üç panelli platform standarda uygun biçimde
hazırlanmış olup ölçüm noktalarına ısıl çiftlerin yerleştirilmesi amacıyla standarda belirtilen
ölçülerde delikler delinmiştir. Sıcaklık ölçümlerinde K tipi ısıl çiftler kullanılmıştır ve bu ısıl çiftlerin
kalibrasyonları buzlu su ve kaynar su banyolarında gerçekleştirilmiştir. Isıl çiftler Şekil 2’de
gösterilen iki adet çok kanallı veri toplama cihazına bağlanmıştır. Baca gazı ölçümleri, baca sıcaklığı
ölçümü ve statik basınç ölçümü G kesitinden (Şekil 1) alınmıştır. Üç panelli platform ölçüm
belirsizliği standarda belirtildiği gibi ± 20 g olan tablalı terazi üzerine oturtulmuştur. Diğer cihazlar
içinde ölçme belirsizlikleri standartta belirtilen değerler arasında tutulmuştur.
3. HESAPLAMA YÖNTEMLERĠ
Deney sırasında ve sonrasında yapılan hesaplamalar standartta belirtilen hesaplama yöntemi ile
yapılmıştır. Genel olarak bir yakma sisteminin veriminin hesaplanmasında dolaylı ve dolaysız
yöntem olarak iki yöntem kullanılmaktadır. Dolaysız yöntemde iş akışkanının özellikleri ölçülerek iş
akışkanına aktarılan ısı miktarı hesaplanır. Yakıtla ısıtma sistemine giren ısı da hesaplanarak bu iki
değer oranlanır. Ölçümlerin ve hesapların kolay olması nedeni ile tercih edilebilir. Buna karşın,
yakma sistemindeki kayıpların yerleri hakkında bir bilgi vermez. Bu nedenle ikinci yöntem olan
dolaylı yöntem kullanılabilir. Bu yöntemde ısıtma sisteminin verimi, ölçülen kayıpların toplamı
üzerinden ifade edilir. Sobalarda ısıl kayıplar; baca gazı kayıpları, yanmamış karbon kayıpları ve
cüruf kayıpları olarak belirlenmiştir. Denklem 1’de kayıplar cinsinden yüzde olarak verim ifadesi
verilmiştir. Burada qbg; baca gazı kaybını, qyk; yanmamış karbon kaybını ve qc; cüruf kaybını
göstermektedir. Denklem 2’de baca gazı kaybının hesaplanması gösterilmiştir. Burada Tbg; baca gazı
sıcaklığını, Tç; ortam sıcaklığını, Cp; baca gazı ve baca gazındaki suyun özgül ısısını; Cy; yakıtın
karbon içeriğini, Ck; külde kalan karbon miktarını göstermektedir. CO; kuru baca gazındaki CO
miktarının hacimce yüzdesini, CO2; kuru baca gazındaki CO2 miktarının hacimce yüzdesini, H;
yakıttaki hidrojen miktarının kütlesel yüzdesini ve W; yakıttaki su miktarının kütlesel yüzdesini
göstermektedir. Denklem 3’te bu kaybın yüzdesel gösterimi bulunmaktadır.
100 ( q bg qyk
qc)
(1)
Cpbg(
Cy
Ck
) CpbgH2O1,
92 9H
W
Kbg
( Tbg
Tç
)
(2)
0,
536(
CO CO )
100
2
Kbg
qbg
100 (3)
Hu
Denklem 4’te baca gazındaki yanmamış karbon kayıplarının hesaplama yöntemi bulunmaktadır. Eş.
5’te ise bu kaybın yüzdesel gösterimi belirtilmiştir. Denklem 6’da cüruf kayıpları ve Denklem 7’de
bu kaybın yüzdesel hesabı gösterilmiştir.
12644 CO(
Cy
Ck
)
Kki
(4)
0,
536 ( CO CO ) 100
2
qki
K yk
100
Hu
(5)
Kc 335bR
100
(6)
qc
Kc
100
Hu
(7)
30

Yılmazoğlu M.Z. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012,(9)27-37
Bu kayıpların belirlenmesinden sonra sobanın ısıl yükü Denklem 8’de gösterildiği gibi bulunabilir.
Burada my; yakıtın saatlik kütlesel tüketimini ve Hu; yakıtın alt ısıl değerini göstermektedir. Baca
gazının kütlesel debisi ise Denklem 9 ile bulunur.
Q
m
y
100
Hu
3600
.
my1,
3(
Cy
Ck
)
mbg
(9)
0,
536 ( CO CO ) ( 9H
W ) / 100
2
Baca gazındaki CO içeriği deney süresince farklılık gösterecektir. Ortalama CO değeri deney
süresince alınan verilerin aritmetik ortalaması alınarak COort değeri bulunur. Baca gazındaki CO
değeri Denklem 10 ile hesaplanır. Bu eşitlikte O2st değeri %13 alınmalıdır.
CO
CO
ort
21
21
4. SONUÇLAR
O
O
2st
2ort
Yukarıda belirtilen hesaplama yöntemleri esas alınarak sobanın ısıl gücü, ısıl kayıpları ve ısıl
verimini hesaplanmıştır. Deneyler sırasında kullanılan yakıtın özellikleri Tablo 1’de verilmiştir.
Tablo 1. Deneyde kullanılan yakıtın özellikleri
C (Yakıtın kütlece karbon yüzdesi) % 56
A (Yakıtın kütlece kül yüzdesi) % 6
S (Yaktın kütlece kükürt yüzdesi) % 0.8
V (Yakıttaki uçucu maddelerin yüzdesi) % 28
W (Yakıttaki nem miktarı) % 10
Hu (Yakıtın alt ısıl değeri) 6200 kcal/kg
Sobaya 4 saatlik deney periyodu boyunca yetecek miktarda kömür yerleştirilmiş ve odun parçaları
kullanılarak üstten ateşleme yapılmıştır. Isıl çiftler üç panelli platforma yerleştirilmiş ve veri toplama
cihazına bağlanmıştır. Isıl çiftlerden gelen sıcaklık verileri her 30 saniyede bir kaydedilmiştir. Baca
gazı ölçümleri ve ağırlık ölçümleri her 10 dakikada bir kaydedilmiştir. Şekil 3’te deney periyodu
boyunca baca gazı sıcaklığının değişimi gösterilmiştir. Baca gazı sıcaklığı tam tutuşmanın
sağlanmasından sonra zamanla azalmıştır ve 4 saat sonunda baca gazı sıcaklığı yaklaşık 100⁰C
olduğunda ölçümler sonlandırılmıştır.
31
(8)
(10)

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 27-37 Kömür yakıtlı bir sobanın performans testleri…
Baca gazı sıcaklığı [ 0 C]
700
600
500
400
300
200
100
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Süre [dak]
32
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
ġekil 3. Baca gazı sıcaklığının deney periyodunca değişimi
Şekil 4’te deney boyunca tablalı teraziden alınan ağırlık ölçümleri gösterilmiştir. İlk 30 dakika
boyunca numune ağırlık kaybı çok fazla iken, ilerleyen zaman dilimlerinde ağırlık kaybı giderek
azalmıştır. Ağırlık kaybı yaklaşık 140. dakikadan sonra yaklaşık sabit kalmıştır. Ağırlık kaybının ilk
30 dakikada hızlı olmasının nedeni yakıt bünyesindeki uçucuların ve nemin yakıttan uzaklaşmasıdır.
Daha sonraki zaman dilimlerinde ise kor haline gelen yakıt yanmaya devam etmektedir.
Deney yakıtı ağırlığının değişimi [kg]
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Süre [dak]
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
ġekil 4. Deney periyodunda deney yakıtının ağırlığının değişimi
Şekil 5’te baca gazı analizöründen alınan SO2 ve NOxemisyonları, Şekil 6’da CO2 ve O2 yüzdeleri
gösterilmiştir. Yanmanın ilk periyotlarında baca gazı sıcaklığına bağlı olarak gerek yakıttaki azotun
oksijenle reaksiyona girmesi gerekse yanma odası sıcaklığının fazla olması nedeniyle NOx
emisyonları oldukça fazla miktarda salınmıştır. Yine SO2 oluşumu da yanmanın ilk periyodunda daha
fazla miktarda gözlenmiştir. Her ikisi de ilerleyen periyotlarda gittikçe azalmıştır. Şekil 7’de CO
emisyonunun ölçümler boyunca değişimi gösterilmiştir. CO emisyonu yanmanın tam olarak
sağlanamadığı durumlarda oluşmaktadır. Tutuşma periyodu boyunca CO emisyonlarının fazla
miktarda olması bu durumla açıklanabilir. Deneyler sırasında 30. ve 100. dakikalar arasında yanma

Yılmazoğlu M.Z. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012,(9)27-37
sağlandığı için CO emisyonları çok düşük çıkmıştır. Bu periyottan sonra CO emisyonunda bir artış
gözlenmektedir. Yanma sonucu oluşan kül ve cüruf yanma odasında türbülansı bozmakta ve yeterli
hava olmasına rağmen yanma tam olarak sağlanamamaktadır. Bunun sonucunda yanmanın ilerleyen
aşamalarında CO emisyonları artmaktadır.
Şekil 8’de üç panelli platforma ait sıcaklık değişimleri gösterilmiştir. En yüksek sıcaklıklar yanmanın
tam olarak sağlandığı zaman diliminde ölçülmüştür. Isıl çiftlerin yerleşimine göre en yüksek sıcaklık
sobanın altında bulunmuştur. Yan ve arka yüzeylerde de en yüksek sıcaklıklar sobanın yaklaşık orta
noktaları hizasındaki ısıl çiftlerden ölçülmüştür. Sobanın altından alınan değerler yan ve arka yüzeye
göre 60⁰C fazladır. Bu da en fazla ısının sobanın altından ortama geçtiğini göstermektedir. Şekil 9’da
deneyler sırasında soba ve platform sıcaklıklarını izlemek amacıyla termal kamera görüntüsü ve Şekil
10’da bu görüntüye ait sıcaklık dağılımının histogram şekilde gösterimi verilmiştir.
SO 2 ve NO x emisyonları [ppm]
140
120
100
80
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Süre [dak]
33
SO2 [ppm]
NO [ppm]
ġekil 5. SO2 ve NOx emisyonlarının değişimi
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 27-37 Kömür yakıtlı bir sobanın performans testleri…
Baca gazında CO 2 ve O 2 yüzdeleri [%]
CO emisyonu[ppm]
25
20
15
10
5
0
0
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Süre [dak]
34
CO2 [%]
O2 [%]
ġekil 6.Baca gazında CO2 ve O2yüzdelerinin değişimi
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Süre [dak]
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
ġekil 7.Deney periyodunda CO emisyonlarının değişimi

Yılmazoğlu M.Z. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012,(9)27-37
Panel yüzeylerindeki sıcaklıkların değişimi [ 0 C]
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
15:00:00 16:00:00 17:00:00
Saat
18:00:00 19:00:00
ġekil 8. Üç panelli platformda panel yüzey sıcaklıklarının değişimi
ġekil 9. Termal kamera görüntüsü ġekil 10. Sıcaklık dağılımı histogramı
Bu baca gazı analizi değerleri dikkate alınarak dolaylı yöntemle sobanın ısıl kayıpları ve verimi
hesaplanmış ve sonuçlar Tablo 2’de gösterilmiştir. Hesaplamalarda kullanılan değerler ortalama
değerlerdir. Tablo 2’de de belirtildiği gibi en fazla ısıl kayıp baca gazı kaybıdır ve toplam kaybın
%44,26’sını oluşturmaktadır. Kimyasal ısı kaybı ve cüruf kaybı ise sırasıyla %4,92 ve %0,105 olarak
hesaplanmıştır. Deneysel incelemesi yapılan sobanın ortalama verimi %50,71’dir. Bu değer, Avrupa
Birliği standartlarının altında olup baca gazı kayıplarının azaltılarak sobanın veriminin artırılması
gerekmektedir.
35

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 27-37 Kömür yakıtlı bir sobanın performans testleri…
Tablo 2. Ortalama değerlere göre sobanın ısıl kayıpları ve verimi
Baca gazındaki karbonmonoksit (CO) [hac.%] 0,367
Baca gazı kaybı (Kbg) [kJ/kg] 11489,7
Baca gazı kaybı yüzdesi (kbg) [%] 44,26
Kimyasal ısı kaybı (Kyk) [kJ/kg] 1276,8
Kimyasal ısı kaybı yüzdesi (kyk) [%] 4,92
Cüruf kaybı (Kc) [kJ/kg] 27,22
Cüruf kaybı yüzdesi (kc) [%] 0,105
Ortalama güç (Q) [kW] 4,21
Ortalama verim (η) [%] 50,71
5. DEĞERLENDĠRME VE ÖNERĠLER
Bu çalışmada TS 4900 EN 13248 standardına göre kömür yakıtlı bir sobanın ısıl performans testleri
gerçekleştirilmiştir. Sobanın ölçümler sırasında baca gazı analizleri, ağırlık ölçümleri, ısıl kayıpları
ve ısıl verim değerleri bulunmuştur. Hesaplamalarda standarda göre dolaylı yöntem kullanılarak
kovalı tip bir kömür sobasının ısıl kayıpları ve verimi hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre en
fazla kayıp, baca gazı kaybı olarak bulunmuştur. Diğer bir deyişle 100 birim enerji girdisinin
yaklaşık 44 birimi deneyi yapılan soba için atmosfere salınmaktadır. Sobanın verimi %50.71 olarak
hesaplanmış olup bu değerdeki bir soba standarda göre Sınıf 3 kapsamına girmektedir. CO emisyonu
yönünden yapılan sınıflandırmada ise baca gazındaki %13 O2 durumunda CO emisyonu sınır değer
altında bulunmuştur. Üç panelli platformdan alınan sıcaklık değerlerine göre platform yüzeylerindeki
sıcaklığın en fazla olduğu bölge sobanın alt bölgesidir. Bununla birlikte sobanın yan ve arka
yüzeylerinin sıcaklığı da platformun orta bölgelerinde en fazla olacak biçimde bulunmuştur.
Çalışmanın bundan sonraki aşamalarında farklı tipteki biyokütle örneklerinin aynı sobada
yakılmasının ısıl performansa olan etkileri incelenecektir ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak
verilecektir.
TeĢekkür
Bu çalışma Devlet Planma Teşkilatının DPT 2008 K 120630kodlu projesi kapsamında
gerçekleştirilmiştir.
Semboller
Kbg Baca gazı kaybı kJ/kg
Kki Kimyasal ısı kaybı kJ/kg
Kc Cüruf kaybı kJ/kg
qbg Baca gazı kaybı yüzdesi %
qki Kimyasal ısı kaybı yüzdesi %
qc Cüruf kaybı yüzdesi %
T Sıcakık ⁰C
Cp Özgül ısı kJ/kgK
Hu Alt ısıl değer kJ/kg
Q Isıl güç kW
mbg Baca gazı kütlesel debisi g/s
η Isıl verim %
6. KAYNAKLAR
1. İnternet, http://www.eia.gov/energyexplained/index.cfm?page=us_energy_homes
36

Yılmazoğlu M.Z. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012,(9)27-37
2. Durmaz A., Boran A., Ercan Y., 1995, Konutların daha yüksek ısıl verim ve daha düşük emisyonlu
yeni sobalar ile ısıtılması, II. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongre ve Sergisi.
3. Topal H., 2000, Evsel ısıtmadan kaynaklanan SO2 emisyonunun azaltılmasında kireç ve kireçmelas
karışımının kullanılması, Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi, 15, 1, 15-29.
4. Moran J.C., Granada E., Porteiro J., Miguez J.L., 2004,Experimentalmodelling of a pilot
lingocellulosicpelletsstoveplant, Biomass and Bioenergy, 27, 577-83.
5. Gradana E.,Patino D., Collazo J., Moran J.C., Porteiro J., 2009,Availableexhaustgaspower in
differentconfigurations in a pelletstoveplant, RenewableEnergy, 34, 2852-59.
6. Belosevic S., Paprika M., Komatina M., Stevanovic Z., Mladenovic R., Oka N., Dakic D.,
2005,Experimental and numericalinvestigation of heatexchangerbuilt in solidfuelhouseholdfurnace
of an orginalconcept, Energyand Buildings, 37, 325-331.
7. Massey D.,Kulshrestha A., Masih J., Taneja A., 2012,Seasonaltrends of PM10, PM5, PM2.5&PM1 in
indoor and outdoorenvironments of residentalhomeslocated in North-Central India, Building and
Environment, 47, 223-231.
8. Lertsatitthanakorn C., 2007,Electricalperformanceanalysis and economicevaluation of
combinedbiomasscookstovethermoelectric (BITE) generator, BioresourceTechnology, 98, 1670-
78.
9. Champier D.,Bedecarrats J.P., Kousksou T., Rivaletto M., Strub F., Pignolet P., 2011, Study of a
TE generatorincorporated in a multifunctionwoodstove, Energy, 36, 1518-1526.
10. Champier D.,Bedecarrats J.P., Rivaletto M., Strub F.,
2010,Thermoelectricpowergenerationfrombiomasscookstoves, Energy, 35, 935-942.
11. ASHRAE Handbook of Fundamentals, 1993,AmericanSociety of Heating: Refrigerating and
AirconditioningEngineers, Atlanta, GA.
12. Ghali K.,Ghaddar N., Salam M., 2005,Radiantdomesticcombustionstovesystem: Experimental
and simulatedstudy of energyuseandthermalcomfort, International Journal of GreenEnergy, 2,
287-306.
13. Kausley S.B.,Pandit A.B.,2010,Modelling of solidfuelstoves, Fuel, 89, 782-791.
37