Hidrojen kullanan turbofanlı bir insansız hava aracının ekserjetik sürdürülebilirlik analizi
Exergetic sustainability analysis of an unmanned air vehicle with a hydrogen fuelled turbofan engine
- Tez No: 386839
- Danışmanlar: PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ, PROF. DR. ADNAN MİDİLLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Anadolu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 255
Özet
Bu tezde, yüksek by-pass oranlı bir adet turbofan motora sahip bir yüksek irtifa yüksek takat insansız hava aracının 0 – 16 km irtifaları kapsayan uçuş profili boyunca dodecene ve hidrojen yakıtla, % 0 – 100 ağırlıkça yakıt depolama oranlarıyla ısı geri kazanımlı ve ısı geri kazanımsız, anlık ve toplam ekserjetik sürdürülebilirlik parametreleri hesaplanmıştır. Hidrojen yakıtın 20 K sıcaklık ve 1 bar basınçta sıvı, 35 K sıcaklık 25 bar 50 bar, 100 bar; 80 K sıcaklık 50 bar, 100 bar, 200 bar; 125 K sıcaklık 100 bar, 200 bar, 350 bar, çevre sıcaklığında 200 bar, 350 bar 700 bar basınçlarda gaz veya malzeme içinde depolandığı kabul edilmiştir. Motor hesapları, yakıtların yanma odasına çevre sıcaklığında girdiği kabul edilerek yapılırken, ısı geri kazanımı olması durumunda ısı aktarıcılarına depolanma sıcaklıklarında girdiği kabul edilmiş, ısı geri kazanımı ile yakıt tasarruf potansiyelleri ve yakıtın depolanma sıcaklığından çevre sıcaklığına ısıtılması için harcanması gereken yakıt miktarları ayrıca hesaplanmıştır. Her durumda yakıtın fiziksel ekserjisinden yararlanılmadığı kabul edilmiştir. Tüm sonuçlar, MATLAB yazılım ortamında geliştirilen özgün bir programdan elde edilmiştir. Hidrojen ekserji performansları, depolanma basınç ve sıcaklıklarına ve ısı geri kazanımı olup olmamasına göre değişmektedir. En iyi ekserjetik sürdürülebilirlik performansları genellikle düşük sıcaklık – düşük basınçta depolama ve ısı geri kazanımı ile elde edilmiştir. Tüm depolama sıcaklıkları için en yüksek ekserjetik sürdürülebilirlik endeksi % 43 – 52.7 yakıt tüketim oranı (=depolama oranı) aralığında, 0.05'ten daha az değişimle 1.02 şeklinde elde edilmiştir. Sonuç olarak, mevcut hidrojen depolama kapasitelerinin, 7 saatten uzun İHA görevleri için henüz yeterli olmadığı görüşüne varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis instant and overall exergetic sustainability indicators of a high altitude long endurance unmanned air vehicle, having a high by-pass turbofan engine fuelled with dodecene and hydrogen with 0 to 100 percent storages by weight either with or without heat recovery by the fuel from the exhaust gasses throughout its flight profile ranging from 0 to 16 km are investigated. Hydrogen is assumed to be stored at 20 K, 1 bar as a liquid or as a gas or in materials at 35 K and 25 bar, 50 bar 100 bar; 80 K and 50 bar, 100 bar, 200 bar; 125 K and 100 bar, 200 bar, 350 bar and at environment temperatures under 200 bar, 350 bar and 700 bar pressures. Engine thermodynamic calculations are made by assuming the fuel to be entering the combustion chamber at environment temperatures while it is assumed to be entering the heat exchangers at storage temperatures in case of heat recovery. Fuel saving potentials with heat recovery and fuel use required for heating the fuel from storage temperatures to environment temperatures are calculated seperately. Use of physical exergy of the fuel is ignored in all cases. All the results are obtained from a special program developed by the author in MATLAB software. Hydrogen's exergetic performances vary according to storage pressures and temperatures and heat recovery. Best exergetic sustainability performances are obtained with low pressure – low temperature storages and heat recovery in general. Maximum overall exergetic sustainability index is obtained as 1.02 changing less than 0.05 throughout 43 to 52.7 % fuel depletion (=storage by weight) range for all storage temperatures which is much higher than the actual hydrogen storage capacities. It is concluded that actual hydrogen storage capacities are not suitable for UAV missions longer than 7 hours.
Benzer Tezler
- Investigation of hydrogen production from the catalytic dehydrogenation of solid hydrogen storage materials through experimental and modeling studies
Katı hidrojen depolama malzemelerinin katalitik dehidrojenlenmesi yoluyla hidrojen üretiminin modellenmesi ve deneysel incelenmesi
CEREN ALPAYDIN
Doktora
İngilizce
2021
EnerjiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
- Bir hibrit (yakıt pilli & güneş pilli) enerjili aracın modellenmesi, simülasyonu ve prototip uygulaması
Modelling, simulating and prototype application of a hybrid (fuel cell and solar cell) energized vehicle
TUNACAN AKFİDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUĞDEŞEM TANRIÖVEN
- Yakit pili-batarya hibrit güç sisteminin performansinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of fuel cell-battery hybrid power system performance
HABİP ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİKMET ESEN
- Yakıt pilli-bataryalı hibrid bir elektrikli araçta enerji yönetiminin sağlanması
Providing energy management of a fuel cell-battery hybrid electrical vehicle
FATMA KESKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ŞENOL
- İnsansız hava araçlarında menzil uzatılmasına yönelik yakıt pili tabanlı yenilikçi bir enerji sisteminin tasarımı ve uygulanması
Design and implementation of an innovative fuel cell based energy system for extending range in unmanned aerial vehicles
BETÜL ERDÖR TÜRK
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA HADİ SARUL