ORGANİK RANKINE ÇEVRİMİNİN TERMODİNAMİK ANALİZİ VE TERMOEKONOMİK OPTİMİZASYONU

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ESRA ÖZDEMİR KÜÇÜK

Danışman: Muhsin Kılıç

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, atık ısı kaynaklı dört farklı organik Rankine çevrimi (ORÇ) konfigürasyonu tasarlanarak modellemesi yapılmıştır. Seçilen yedi farklı akışkan için ORÇ konfigürasyonlarının karşılaştırmalı termodinamik ve termoekonomik analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca artan buharlaşma ve yoğuşma sıcaklıklarının tasarlanan sistemlerin termodinamik ve termoekonomik yönden performans parametrelerini ne yönde etkilediğine dair parametrik analiz gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, iş akışkanı, buharlaştırıcı sıcaklığı, yoğuşturucu sıcaklığı, türbin verimi, pompa verimi, aşırı kızdırma sıcaklığı ve aşırı soğutma sıcaklığı kontrol edilebilir faktörler olarak belirlenmiştir. Sistemin dört önemli çıktı parametresi amaç fonksiyonunda dikkate alınmıştır. Maksimum termal ve ekserji veriminin, minimum toplam sistem maliyetinin ve sistem tarafından üretilen elektriğin birim maliyetinin sağlanması için kontrol faktörlerinin etki dereceleri ve oranları hesaplanmıştır. Bunun için Taguchi ve ANOVA istatiksel analiz yöntemleri kullanılmıştır. Çıktı parametrelerinin aynı anda gerçekleşmesini sağlayacak optimum sonucun elde edilmesi için Taguchi-Gri İlişkisel Analiz yöntemi ile çok amaçlı optimizasyon probleminin amaç fonksiyonu tanımlanmış ve çözümü gerçekleştirilmiştir. R141b, R123, R245fa, R600, R114 ve R600a akışkanları için en iyi termodinamik performans sonuçları Besleme Sıvı Isıtıcılı-İç Isı Değiştiricili ORÇ için hesaplanmıştır. Dört ORÇ konfigürasyonu içinde kendini en kısa sürede amorti eden sistem basit ORÇ sistemi olmuştur. Taguchi ve ANOVA analizi sonucunda, sistemin termal verimini, ekserji verimini, toplam sistem yatırım maliyetini ve üretilen elektriğin birim maliyetini en çok etkileyen faktörler sırasıyla, buharlaştırıcı sıcaklığı, türbin verimi, iş akışkanı ve iş akışkanıdır. Çok amaçlı optimizasyon işleminde amaç fonksiyonunu maksimize eden kombinasyon, R123 iş akışkanı, 145 oC buharlaşma sıcaklığı, 25 oC yoğuşma sıcaklığı, %90 türbin verimi, %90 pompa verimi, 2 oC aşırı kızdırma ve 5 oC aşırı soğutma sıcaklığı şeklindedir.