Enerji üretim sistemlerinin ekserjoekonomik analizi
Exergoeconomical analysis of power plants
- Tez No: 128803
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞÜKRÜ BEKDEMİR, PROF. DR. İSMAİL TEKE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: ekserji analizi, ekserjoekonomik analiz, basit gaz türbinli tesis, regeneratörlü tesis, kojenerasyon tesisi, kombine tesis xi, exergy, exergoeconomy, simple gas turbine system, regenerative gas turbine system, cogeneration, combine cycle. x
- Yıl: 2002
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Makineleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 155
Özet
ÖZET Ekserji, bir sistemden elde edilebilecek maksimum teorik iş olarak tanımlanmaktadır. Ekserji analizinden elde edilen ekserji verimi veya tesisin toplam ekserji değerini maksimum yapan teknik parametre değerleri, bazı durumlarda fiziksel olarak gerçeklenmesi mümkün olmamakta ve bazı durumlarda ise ekonomik açıdan makul sınırların dışında kalmaktadır. Bu sebeple analiz sonuçlarının değerlendirilmesinde maliyet faktörünün de göz önünde bulundurulması gereklidir. Bu şekilde yapılan analize ekserjeokonomik analiz adı verilmektedir. Bu tez çalışmasında, enerji üretim sistemlerinin ekserjoekonomik analizi için yeni bir model tasarlanmıştır. Daha önce önerilen modellerin aksine tasarımda belirli bir enerji üretim sistemi göz önüne alınmamış çok genel bir model ortaya konmuştur. Bu model kullanılarak, verilen özelliklerde herhangi bir sistemin ekserjoekonomik analizini yapmak ve minimum birim ürün ekserji maliyetini sağlayacak optimum karakteristik parametrelerini bulmak mümkündür. Modelin geliştirilmesinde tümevarım metodu kullanılmıştır; Enerji üretim sistemlerinde kullanılan komponentler (kompresör, yanma odası, vb.) ayrı ayrı ele alınmış ve ekserjoekonomik modelleri tasarlanmıştır. Bu komponentlerden oluşturulabilecek en basit sistem olan basit gaz türbinli tesisden başlanarak, ekserji verimini artıracak ve ekonomikliği sağlayacak şekilde çeşitli komponentler ilave edilerek elde edilen dört ayrı tesis için ekserjoekonomik model oluşturulmuştur. Modellerin uygulaması bu çalışma çerçevesinde geliştirilen EKSEKON isimli yazılım ile gerçeklenmiştir. Bu yazılım kullanılarak, belirtilen dört ayrı tesis için ekserjoekonomik analiz yapılmış ve tesisin birim ürün maliyeti tesisin karakteristik parametrelerine göre analiz edilerek maliyeti minimum yapan optimum parametreler bulunmuştur. Analiz edilen sistemlerin özellikleri ve analizlerde kullanılan parametreler aşağıdaki gibidir: 1. Basit Gaz Türbinli Tesis: Çevrim maksimum sıcaklığı, kompresör ve türbin izentropik verimleri ve kompresör basınç oranı parametre olarak alınmıştır. 2. Regeneratörlü Tesis: Yanma odasına giren havayı egzoz gazları ile ısıtarak ekserji verimini artırmak için basit gaz türbinli tesise regeneratör ilave edilerek oluşturulmuş, kompresör basınç oranına ek olarak regeneratör verimi de parametre olarak alınmıştır. 3. Kojenerasyon Tesisi: Regeneratörlü tesisin egzoz gazlarının ekserjisinden istifade ederek ikinci ürün üretmek amacıyla sisteme atık ısı kazanı eklenerek elde edilmiştir. Böylece hem ikinci bir ticari ürün elde edilmiş hemde ekserji verimi artırılmıştır. Tesiste basınç oranı, regeneratör verimi ve atık ısı kazanındaki minimum sıcaklık farkı parametre olarak alınmıştır. 4. Kombine Tesis: Kojenerasyon tesisinden elde edilen buharın tamamının kullanılamaması durumu düşünülerek sisteme buhar türbini ilave edilerek oluşturulmuştur. Kombine tesis analizinde buhar oranı da parametre olarak alınmıştır. Tasarlanan model ve yazılım yardımı ile, çalışmakta olan tesislerin değerlendirmesi yapılarak ekonomik açıdan verimlerinin artırılması için çalışma parametrelerinin yeniden belirlenmesi, veya yan tesisler ilave edilerek ürün maliyetlerinin düşrülebileceği gibi yeni yapılacak tesislerin en ekonomik ürün elde edilecek şekilde tasarımının da yapılması mümkündür.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Exergy is defined as theoretical maximum work that can be acquired from a system. Technical parameters, obtained from exergy analysis which aims to maximize exergy efficiency or total exergy value, are usually either impossible to implement physically or economically unfeasible. Thus, economical factors, for instance cost, should be kept in consideration during evaluation of the results of exergy analysis. Such an analysis is known as exergoeconomical analysis. In this study, an innovative model for exergoeconomical analysis of power plants is designed. Previous exergoeconomical models in the literature have the lack of generality; a specific state for the system is assumed. On the other hand, the proposed model can be utilized to analyze a system with any given properties and to calculate optimal characteristic parameters of the system that minimize unit product exergetic cost. A top-down approach is used during the development of the model. Components of the power plants, such as compressor, gas turbine and regenerator, are considered separately and an exergoeconomical model is designed for each component. Starting from the simplest power plant that can be built from these components (i.e., simple gas turbine system), novel models are proposed for four different plants obtained by adding new components to increase the exergetic efficiency and improve economical factors. A software named EKSEKON is developed to implement the proposed model. By using this software, exergoeconomical analysis of the aforementioned four plants are performed and optimum characteristic parameters of each plant that minimize unit product exergetic cost with respect to specific parameters of the plant. Properties of the analyzed plants and the parameters used for the analysis are as follows: 1. Simple Gas Turbine System: Compressor pressure ratio, compressor and turbine isentropic efficiency and maximum temperature of cycle are the selected as parameters. 2. Regenerative Gas Turbine System: To utilize the exergy of exhaust gases for increasing the exergetic efficiency, a regenerator is added into the simple gas turbine system. Regeneration efficiency is also used as parameter besides the compressor pressure ratio. 3. Cogeneration Systems: Exergy of exhaust gases of a regenerative gas turbine system can also be utilized to produce byproducts and improve exergetic efficiency. In cogeneration systems, an additional heat recovery steam generator is included for this purpose. The selected parameters of cogeneration system are compressor pressure ratio, regeneration efficiency and pinch point of heat recovery steam generator. 4. Combine Cycle: It is not always possible to use up the produced steam completely in cogeneration systems. To use the remaining steam a steam turbine is put in combine cycle. The steam ratio is selected as a parameter for the system. By using the proposed model and developed software, not only it is possible to evaluate an available plant and calculate new characteristic parameters to improve economical efficiency of the plant but also new plants can be designed to obtain the products economically.
Benzer Tezler
- Development modeling and thermodynamic optimization of renewable energy based absorption refrigeration and power systems
Yenilenebilir enerji kaynaklı absorpsiyonlu soğutma ve güç sistemlerinin geliştirilmesi modellenmesi ve termodinamik optimizasyonu
SALEM A. A. YOSAF
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN ÖZCAN
- Biyokütle esaslı hidrojen üretim sistemlerinin eksergoekonomik analizi ve yaşam döngüsü değerlendirilmesi
Exergoeconomic analysis and life cycle assesment of biomass based hydrogen production systems
YILDIZ KALINCI
Doktora
Türkçe
2011
EnerjiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI
PROF. DR. İBRAHİM DİNÇER
- Jeotermal esaslı hidrojen üretim sistemlerinin ekserji ve eksergoekonomik analizi
Exergy and exergoeconomic analyses of geothermal based hydrogen production systems
MUSTAFA TOLGA BALTA
Doktora
Türkçe
2010
EnerjiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI
PROF. DR. İBRAHİM DİNÇER
- Enerji üretim sistemlerinin ekolojik performans analizi ve optimizasyonu
Ecological performance analysis and optimization of energy production systems
YASİN ÜST
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHRİ ŞAHİN
- Yenilenebilir enerji teknolojileri destekli bir hibrit çoklu üretim sisteminin sürdürülebilirlik analizi
Sustainability analysis of a renewable energy technologies based hybrid multigeneration system
SELÇUK İNAÇ
Doktora
Türkçe
2020
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. SALİH ÖZEN ÜNVERDİ
PROF. DR. ADNAN MİDİLLİ